同步电机hall确定起动位置

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第一部分新电机配置(AC PMSM)
以下配置除非特殊说明,都是以雷赛公司银灰色电机为例,其型号:5723-100W,
出厂编号:20.10。

1.确定电机转子的构造(凸极或隐极);电机定子相数;转子极数;额定电流;过载电流;
转子最大转速;编码器线数。

Mtr_Max_Speed 20000 :最大转速;(原先4000,解决SpdScl越界),
Mtr_Rate_Amps 2. 7 :额定电流;
Mtr_Enc_PPR 500 :编码器线数;
Mtr_Num_Poles 4 :转子极数;
Mtr_Over_Amps 5.4 :过载电流;
Mtr_Rate_Speed 3600 :额定转速;
粗测定子相电阻,R-phase=0.24Ω
粗测定子相电感,L-phase=1.0E-04uH
估计转子惯量:6.0E-06 kg.m2
估计起动转矩系数:0.05 N.m / A
电压等级:4V / 1000r/min
驱动器使用直流母线电压:28V
以上电机参数应该由电机生产厂家提供,只有得到了这些参数值才可以计算初始化的电机参数值和寄存器值。

2.通过示波器测定Z信号和霍尔传感器CBA各状态下初始启动时的脉冲。

(Z信号,有些场合称为INDX信号。

作用是在电机转动中,转子每转过一圈,正交编码器在测到Z上升沿时,使正交编码器的脉冲计数器清零。

霍尔传感器HallCBA用在转子的初始定位和初始启动上的。

上电后转子还没有转动之前,软件先测HallCBA的状态,对应了矢量控制中的6个有效空间矢量,每个角度是60º。

为实现矢量控制,假定转子位于该区间的30º位置,交轴电流应在120º位置。

此时电机转子在该区间的任意位置,按照该法定位所产生的误差是±30º。

不管电机转子真实位于这60º空间的哪一点,系统按照前面假定所给定交轴电流均使电机产生正向旋转的驱动力矩。

在位置环中,又总是假定每次位置给定时的当前位置为0位置,根据转子的正反转,编码器计数器自加或自减,这样就没有了使用Z信号清计数器带来的上电到转到第一次遇到Z信号,这段时间内的位置不确定和误差。

从位置控制角度来说,初始定位的系统误差为零。


正面对电机有轴端,逆时针转发电状态。

准备工作:首先准备两通道的示波器;接好正交编码器线和霍尔传感器线到ACS506的X3(EncoderFeedback)接口,ACS506的接口定义见ACS506的外壳上EncoderFeedback 的定义,电机上编码器的定义请向电机生产厂家索取。

松开电机电源线和地线(如果有的话),不接到ACS506上。

开ACS506的电源,此时编码器接口旁边的红灯闪烁。

2.1 选择电机电源线中的任意一线为V相,用示波器的1通道信号线接V相,1通道地线接电机电源地线;示波器2通道信号线接另外两根电机电源线中的任何一根,如果示波器上显示其相位超前于V相120º,那么是U相;如果之后于V相120º,那么是W相。

在确定剩下的一根电源线的相序,三根电源线的UVW相序即可确定。

2.2 以U-V线电压上升过零点对应角度作为0点,测HallC、HallB、HallA的上升沿对应的角度。

在此选择U-V线电压而没有选择U相相电压,是因为有些电机的电源线中就没有地线。

为什么要选择U-V线电压作为0点,理由在后面的初始定位理论分析部分再作介绍。

步骤一:示波器的1通道接U-V线电压(V接示波器探头针,U接探头地),2通道信号线点在ACS506电路板上的与U6芯片的管脚相连的,标有HallC的通孔上,地线接电路板的GND。

观测者面对电机的有轴端,用手或其它拖动设备均匀快速逆时针转动电机转子,电机处于发电状态,示波器上观测1和2通道的波形,观测到比较稳定的波形时,抓拍。

手工画下U-V线电压和HallC波形。

与步骤一相同的操作,画下HallB 和HallA的波形。

以下波形是深圳雷赛自己生产的电机(银灰色,100W,型号:23-100W)在初始配置时所画下的波形(确定UVW为红黄兰):
图上图中虚线之间表示的电角度是30º。

从上图中可以看出此电机的霍尔传感器安装位置对应的霍尔状态为:
HallCBA101:0º~60º
HallCBA001:60º~120º
HallCBA011:120º~180º
HallCBA010:180º~240º
HallCBA110:240º~300º
HallCBA100:300º~360º
Z: 69º
根据该使用说明书第页中关于如何初始定位并初始启动的叙述可以知道,霍尔信号相对于U-V线电压上升过0点的角度初始启动角度θ,为:
HallCBA101:30º
HallCBA001:90º
HallCBA011:150º
HallCBA010:210º
HallCBA110:270º
HallCBA100:330º
Z: 69º
在此做特别提示:如果不是自己手工利用以下公式计算最终的HALL和Z的初始参数,
而是想利用201的配置软件中的EXCEL表格进行计算,那么就应该输入到目前为止测得的HALL和Z的角度,绝对不能输入–210(+360)以后的角度,具体操作见本文中相关说明。

以上得到的角度是霍尔信号和Z信号的上升沿相对于电机定子绕组的U-V线电压的电角度,根据SVPWM生成原理,必须再折算为转子位置(N极即转子磁链方向Ψf)相对于定子U 相磁动势(relative to the stator U_phase MMF)的角度θ。

其折算公式为:θ=θ,-210º(+360º)公式(1)其中(+360º)表示可加360º也可以不加360º,判断标准是θ的变化范围是0º~360º。

HallCBA101:180º
HallCBA001:240º
HallCBA011:300º
HallCBA010:0º
HallCBA110:60º
HallCBA100:120º
Z:219º
假设电机的正交编码器的线数是X,单位PPR。

例如现在配置的公司自己生产的银灰色电机的正交编码器线数是500PPR。

最终还必须把相对角度转化为脉冲数,才能被正交编码器的脉冲计数器所识别。

设脉冲数为PUL,转化公式为:
PUL=(θ/360)×500×(4/p) ,p为转子极对数
计算结果为:
HallCBA101:500
HallCBA001:667
HallCBA011:833
HallCBA010:0
HallCBA110:167
HallCBA100:333
Z:608
HallCBA状态按递增的顺序排列为:
HallCBA001:667
HallCBA010:0
HallCBA011:833
HallCBA100:333
HallCBA101:500
HallCBA110:167
把计算结果中的HallCBA状态对应的脉冲数保存到程序中的,其结果为:
rom const unsigned char con_angle[12]={155,2,0,0,65,3,77,1,244,1,167,0}; //前为低字节,后为高字节
//{{001,667},{010,0},{011,833},{100,333},{101,500},{110,167}};
HallCBA状态
再把Z信号脉冲数保存到程序中的StartAngle字函数中:
void StartAngle(void){
……
Data[0]=96;Data[1]=2; //608,低字节在前,高字节在后
……
}。