廣東東莞市申通機(jī)電設(shè)備有限公司

二、初始化程序設(shè)計(jì)

1、電機(jī)轉(zhuǎn)子初始定位

根據(jù)之前介紹的原理，本同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)采用的矢量控制理論是~=0的控制策略，即假定q電流為力矩電流，將電子電流解耦為勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，其中為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)定向就必須知道轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)于A相定子繞組的電角度。對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)器，由于初始通電時(shí)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置是不定的，這就需要我們通過(guò)其他方法來(lái)獲取轉(zhuǎn)子的初始位置。

在本系統(tǒng)中用到的編碼器共有五個(gè)端口，即電源端口，地端口，A、B、Z三相信號(hào)端口。其中電源端口為U、V、W三相信號(hào)，通過(guò)這三路信號(hào)可以將一個(gè)360°的電角度區(qū)間劃分為6個(gè)均勻的區(qū)間。U、V、W信號(hào)之間會(huì)有不同的組合，而不同的組合在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)處于不同的60°區(qū)間，驅(qū)動(dòng)器只要通過(guò)檢測(cè)信號(hào)組合處于哪個(gè)60°區(qū)間，即可大致判斷出轉(zhuǎn)子的電角度。

一般來(lái)說(shuō)，伺服系統(tǒng)在實(shí)際工作過(guò)程中采用的電角度都處于每個(gè)區(qū)間的中間位置，即大電角度誤差為±30°。當(dāng)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器的Z相信號(hào)會(huì)發(fā)出Z脈沖捕獲中斷觸發(fā)信號(hào)，這是一種根據(jù)編碼器Z相信號(hào)相對(duì)磁極位置固定，且每轉(zhuǎn)過(guò)一整圈就會(huì)出現(xiàn)的特點(diǎn)而發(fā)出的矯正信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)收到這一矯正信息之后，便會(huì)消除電角度誤差。

由于存在電角度誤差，導(dǎo)致環(huán)球電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流解耦值是不準(zhǔn)確的，實(shí)際產(chǎn)生的力矩電流波動(dòng)范圍可達(dá)0.866?1.155倍，這在同步電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中己經(jīng)屬于較大偏差，很容易觸發(fā)系統(tǒng)硬件的欠流或過(guò)流警報(bào)，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)燒毀元器件。通過(guò)下述措施可很好的解決這一問(wèn)題:

1)適當(dāng)減小力矩電流軟件限幅值。力矩電流軟件幅值的減小也會(huì)使實(shí)際輸出電流明顯減小，這樣即使解耦誤差很大，實(shí)際力矩電流也不會(huì)因過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)流報(bào)警。但值得注意的是，不應(yīng)將幅值限制過(guò)小，這樣會(huì)使得實(shí)際力矩電流過(guò)低，造成電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。

2)適當(dāng)減小硬件系統(tǒng)中過(guò)流報(bào)警電路的報(bào)警閾值。適當(dāng)減小閾值即可消除因電路零漂導(dǎo)致的正負(fù)偏差，但同時(shí)需要注意不能將閾值設(shè)置過(guò)低，否則會(huì)導(dǎo)致報(bào)警頻繁，工作異常。

3)限制Z脈沖出現(xiàn)前的系統(tǒng)輸出。由于欠流或過(guò)流情況只會(huì)出現(xiàn)在系統(tǒng)初始通電階段，因此我們可以利用軟件在Z脈沖首次出現(xiàn)前對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行限幅，保證系統(tǒng)的順利啟動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)接收Z(yǔ)脈沖信號(hào)并進(jìn)行矯正之后即可取消限幅，恢復(fù)正常狀態(tài)。

2、初始化程序流程

驅(qū)動(dòng)器通電運(yùn)行時(shí)，初始化程序主要完成對(duì)寄存器、ARM外圍電流、EEPROM控制參數(shù)、屏幕顯示信息等的初始化操作。初始化流程圖如圖2所示。

由圖2可以看出，系統(tǒng)初始化主要完成系統(tǒng)控制的初始化操作，包括關(guān)閉看門(mén)狗和設(shè)定系統(tǒng)鎖相倍頻等，其他的輔助初始化操作還包括初始化PIE和外設(shè)等。在初始化過(guò)程中，為了防止PWM不同端口產(chǎn)生誤動(dòng)作，需要關(guān)閉PWM;為了獲取轉(zhuǎn)子相對(duì)于光電編碼器的相對(duì)位置，需要在系統(tǒng)控制前對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行初始化。其中主要功能模塊的初始化過(guò)程

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