[发明专利]一种永磁电机转子位置计算方法

摘要

本发明提出了一种永磁电机转子位置计算方法，具体是利用增量式光电编码器的Z脉冲信号来使转子位置计算使用的A、B正交脉冲信号计数值误差限制在一圈以内，其特征是增量式编码器安装到电机转轴后，电机转子初始位置与增量式光电编码器Z信号位置角度差无须另外测量，由控制器第一次捕获到Z信号时刻控制器位置计数寄存器的值确定；在利用Z脉冲信号消除转子位置角误差的过程中，对控制器的位置计数寄存器不产生影响；可将计算转子位置角度使用的A、B正交信号计数值误差限制在一圈以内。根据编码器一圈的脉冲数，则脉冲数与转子位置角度值存在对应关系，得到A、B正交脉冲信号计数值后，便可得到相应的电机转子角度值。

主权项

一种永磁电机转子位置计算方法，其特征是永磁电机转子位置计算方法具体实现步骤如下：增量式光电编码器一圈的脉冲数为M，即光电编码器转一圈的脉冲计数值为M，对应的机械角度弧度值为2π，控制器位置计数寄存器的最大计数值为N，N大于等于M且小于等于位置计数寄存器允许的最大值，同时N必须为M的整数倍，用x代表位置计数寄存器的值：1)上电后，使电机转子位于初始位置，同时，对控制器位置计数寄存器的值清零，当电机转子开始转动，在到达第一个Z信号位置之前，即未发生Z信号捕获，Z信号捕获标志位Z_flag＝0，电机转子角度θ计算直接使用位置计数寄存器的值x，即θ＝x*2π/M；2)发生第一次Z信号捕获时，对Z信号捕获标志位Z_flag进行置位，即Z_flag＝1；3)更新Z信号捕获次数值，对Z信号捕获次数进行计数，每发生一次Z信号捕获，捕获次数Cap_count加一，即Cap_count++；其中，Z信号捕获次数用于对特定捕获次数位置计数寄存器值的提取，只需对第一次Z信号捕获时位置计数寄存器的值进行提取，为了防止Cap_count的值溢出，在程序中设置，只在Cap_count的值小于一定值W时，执行语句Cap_count++；W大于1且小于Cap_count的最大值；4)设置一中间变量Cap，在每次发生Z信号捕获的时刻，将此时位置计数寄存器的值x存入变量Cap，即Cap＝x；5)对Z信号捕获次数Cap_count进行判断，当Cap_count＝＝1时，即发生第一次Z信号捕获时，将此时位置计数寄存器的值x赋给变量C1，所述C1代表永磁电机转子初始位置与光电编码器Z信号位置角度差值所对应的脉冲信号计数值，即通过对第一次Z信号捕获发生时位置计数寄存器值的提取，来获得永磁电机转子初始位置与光电编码器Z信号位置角度差值，所述C1的数值为A、B正交脉冲信号的计数脉冲值，C1对应一角度弧度值θ1，θ1＝C1*2π/M，将θ1作为永磁电机转子初始位置与光电编码器Z信号位置角度差值，即后面再捕获到Z信号的时候，转子的角度值赋值为θ1；6)由于电机一直处于旋转状态，位置计数寄存器的值亦在实时变化，用x代表位置计数寄存器的值，发生Z信号捕获后，则在第n次捕获Z信号后与第n+1次捕获Z信号前，其中n>0；所述电机转子角度θ的计算方法为：当电机正转时，控制器位置计数寄存器的值x随着A、B脉冲信号递增，位置计数寄存器的值x达到最大值N后从最小值0重新开始计数，当位置计数寄存器的值x大于第n次捕获Z信号时位置计数寄存器的值Cap时，电机转子角度θ＝(C1+x‑Cap)*2π/M；当位置计数寄存器的值x小于等于第n次捕获Z信号时位置计数寄存器的值Cap时，θ＝(C1+x‑Cap+N)*2π/M；当电机反转时，控制器位置计数寄存器的值x随着A、B脉冲信号递减，位置计数寄存器的值x达到最小值0后从最大值N重新开始计数，当位置计数寄存器的值x大于第n次捕获Z信号时位置计数寄存器的值Cap时，电机转子角度θ＝(C1+x‑N‑Cap)*2π/M；当位置计数寄存器的值x小于等于第n次捕获Z信号时位置计数寄存器的值Cap时，θ＝(C1+x‑Cap)*2π/M。