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文檔簡介

1、電感器交流電阻各種計算方法的比較1 引言功率變換器的總效率主要取決于功率變換電路的功率電感器的效率,因而在設計高效率功率變換器時,控制電感器的功耗是相當重要的。與功率電感器設計相關的主要問題之一是繞組交流電阻的計算。本文的目的在于:1)比較幾位作者提出的電感器繞組交流電阻的計算公式,2)對理論計算值與實驗結果進行比較,3)確定的最精確計算公式。已經證明電感器品質因數Q的計算誤差對其交流電阻的計算誤差非常敏感。因此要精確計算Q必須精確計算。的計算公式和電感器模型可用于高頻低繞組損耗電感器的設計。2 繞組交流電阻的各種計算方法2.1 Dowell 方法Dowell通過計算繞組空間的一維場解得到繞組

2、交流電阻的表達式。圖1兩種繞組的橫截面:一種為圓導線,另一種為方形導線。下面公式中所用的絕大部分符號已在圖中給出。1)“繞組部分”的磁場分布如圖2。沿繞組高度方向表示,從零場位置起至第一個正或負磁場強度峰值。2)變壓器繞組空間的磁場與磁芯柱平行。3)導體層近似為連續導體片(箔),并充滿整個磁芯窗口。圓導體繞組的推導如下:首先將其看作一個等效方形截面導體,然后求出具有與圓導線和方導線具有相同直流電阻的等效箔導體。為此,引入一個孔隙因數式中, =h為方形導體寬度,b為電感器線圈骨架寬度,為繞組中一層的匝數。4)在計算橫穿繞組層的徑向磁場分布時忽略導體的曲率。5)忽略線圈的電容效應。6)忽略任一導體

3、層在層外產生的磁場強度可忽略。7)Dowell給出的實心方形橫載面導體電感的繞組交流電阻為 式中,為繞組直流電阻;rL=單位長度繞組的電阻(對直徑d的實心圓導體銅導線;=1/=17.24106mm=20下電阻率,=1/為電導率;lT=一繞組的平均匝長;N=繞組匝數;m=一繞組部分的層數;A=h/(方形橫截面導體),對圓橫截面導體式中,h=方形橫截面銅導體邊長;d=圓銅導體直徑;t=兩相鄰導體中心距;=d/t為實心圓導體的孔隙因數;為趨膚效應穿透深度;為真空磁導率;r=相對磁導率(對銅導體r=1)。值較低(0.7)時,不能很好滿足磁通平行于繞組層的假設,因而(2)式應用于實心圓導線,僅在孔隙因數

4、較高(0.71)時,的計算才能獲得較好的精度。(2)式的主要局限是它不適用于計算束狀和多股絞線的。Dowell的公式僅適用于兩個繞組,在繞組中心嚴格成立。在解決圖2所示的磁勢=0的點與磁勢達到最大值后又重歸零的點之間的的繞組部分(2)式才嚴格成立。因而此方法不適合于三或多繞組變壓器的分析。2.2 Pery,Bennet和Larson方法Dowell方法只可解繞組部分的磁場方程,Pary,Bennet和Larson則提出了求無限長的柱形電流體的單層電流分布、磁場通解的分析方法。因此,盡管他們僅對多層螺線管線圈(空心電感)感興趣,但他們的方法也適用于多繞組變壓器。線圈繞組第m層的交流電阻為式中 為

5、導體箔以趨膚深度作為基準的歸一化厚度。用(4)式很容易推導多層電感的。他們提出了一個在柱坐標系中用貝塞爾函數推導的方法。此法已考慮繞在線圈骨架上導線的曲率。然而,的推導相當繁瑣,適用于無限長導體箔。因而用于圓導體繞組需做近似處理,從而導致的 計算不準確。2.3 Ferreira-1方法Ferreira對2.2給出的計算公式進行了重新整理,以推廣至方橫截面導體。為此,考慮了單層趨膚深度為 ,在柱坐標系中推導了第m層繞組的交流電阻。最后的結果為其中。孔隙因數的平方與(5)式第二項的乘積表示導體有效載流橫截面積與導體總橫截面積之比,同時表明鄰近效應對交流電阻的隨頻率變化有很大影響。(5)式的主要局限

6、是,此式是針對箔導體和方形截面導體推導出來的,用于圓導體時,只是近似成立。2.4 Ferreira-2 方法Ferreira通過求解場方程在柱坐標系中推導出了第m層繞組的交流電阻此式用于圓導體時應當比(4)、(5)式更精確。然而它沒有考慮的影響。這里是載流導體橫截面積與導體總橫截面積之比。(6)式也說明了鄰近效應對交流電阻隨頻率的變化有很大影響。因此用(6)式計算并不精確。2.5 Reatti和Kazimierczuk 方法上述方法采用的是一種多維解法,這些方法均假設在導體橫截面內磁場均勻分布。Reatti和Kazimierczuk取消了這一假設,推導出的繞組交流電阻精確計算公式為3 理論計算

7、與實驗結果的比較為了對(2)、(4)(7)式的理論計算與實驗結果進行比較,采用圖3的電感器等效電路。圖3(a)中,L為標稱電感,Rc為磁芯電阻,C為電感器的固有電容。電阻和Rc均隨頻率升高。如果磁芯電阻Rc遠小于繞組交流電阻,則電感器模型可簡化成圖3(b)。大部分LCR表測量的是圖3(c)所示的兩端器件的等效串聯電抗Xs及等效串聯電阻。圖3(c)中等效電路的阻抗為當頻率f遠低于第一自諧頻率fr時,等效串聯電抗XS為感性并可表示為Xs=Ls。因此,等效串聯電感為Ls=Xs/,如圖3(d)所示。某一頻率下的品質因子定義為為了將繞組電阻從磁芯電阻Rc中分離出來,實驗中選用了一個空心(無磁芯)電感器和

8、一個鐵粉芯電感器。對空心電感器,磁芯電阻Rc為零;對鐵粉芯電感器,磁芯電阻Rc遠小于繞組電阻。兩種電感器用HP4192A LF阻抗分析儀測試。阻抗分析儀配備了一個HP16047A型測試架來減小殘余參數和接觸電阻,從而達到較高精度。3.1 1號電感器1號電感器為兩層繞組空心電感器,N=146(Nl=73),AWG#25線,銅線直徑d=0.45mm,繞組節距t=0.65mm,繞在塑料環形線圈骨架上,有效面積Ae=32mm2,有效磁路長度le=50mm,有效體積Ve=1600mm3,平均匝長lT=26.8mm。這時磁芯電阻Rc=0,低頻下測得電感L=25H。低頻條件下,電感L與串聯電感Ls相等。測得

9、第一諧振頻率fr=4.935MHz。3.2 2號電感器2號電感器為三層繞組電感器,N=114(Nl=38),AWG#28線,d=0.32mm,t=0.393mm,繞于Micrometal E-25鐵粉芯上。無氣隙磁芯的相對磁導率r=75。中心段有9mm的氣隙,有效相對磁導率降至e=6。鐵粉芯電感器,磁芯電阻遠小于繞組電阻。測得低頻電感L=166H,第一自諧頻率fr=2.039MHz。3.3 測量結果與計算結果比較1號電感器等效串聯阻抗Rs的計算值與測量值示于圖4。由(2)式得出的算得的Rs與測量值符合很好。然而由(4)(6)式得出算得的Rs只在低頻(f1020kHz)與實驗結果相符。由(7)式

10、算出的Rs一直到電感器第一自諧頻率都與實測結果符合很好。電感器品質因數Q的測量和計算結果示于圖5。利用(2)式求得的結果,在5kHz以下及從200至800kHz理論值與實驗值符合很好。曲線B、C、D顯示Q的計算值與實驗值相差很大。曲線E與實測值符合很好,在f70kHz出現最大誤差15%。2號電感器等效串聯電阻Rs示于圖6。曲線A僅在低頻,如f2kHz與實測值很好符合。另一方面,曲線B直到其第一諧振頻率與實測結果很好符合。對曲線C和D在f10kHz與實測值有較大誤差,而曲線E在整個測試頻率范圍內都與實測值很好符合。圖7顯示了2號電感器品質因數Q的計算值與實測值。曲線A、C、D表明,由(4)、(5

11、)、(6)式得到的,求出的品質因數與實測值有較大誤差。曲線B和E與實測結果符合很好。圖4和圖6中的Rs曲線表明由(2)式算得的,對兩繞組電感器可以求得精確的等效串聯電阻,但對多于兩繞組的電感器,精度較低。與此類似,由(4)式求得的Rs僅在一定情況下(例如2號電感器)與實測結果相符。由(5)、(6)式得出的,對1號電感器僅在低頻(10kHz),對2號電感器僅在f20kHz能得到Rs的精確結果。附錄中已證明,如果由求得的Rs有較大誤差,Q的誤差將高達100%。這就說明了為什么Q的測量值與計算值有較大差異,如圖5中的曲線B、C、D,圖7中的曲線A、C、D。圖4和圖6中的曲線E證明了由(7)式求出的可

12、得到精確的等效串聯電阻Rs計算值,而與電感器繞組層數、電感器形狀等無關。圖5、圖7中的Q曲線也證明電感器電阻有很好的計算精度。正如附錄中所證明的,只有Rs的計算精度高,所算得的Q才與實測值很好吻合。4 結論對電感器繞組高頻電阻的幾種計算方法進行了比較,同時也將這些算法得出的與實測結果進行了比較。測試所用的電感器仔細裝配以便與繞組電阻相比可忽略磁芯電阻。比較結果表明,計算電感器繞組交流電阻的大多數方法只在一定頻段可得到精確結果。此外,大部分方法僅對一定的繞組結構能得到精確結果。由于電感器等效串聯電阻較大計算誤差將導致Q的計算誤差較大,因此大部分比較的方法不能正確描述品質因數的頻率特性。只有公式(

13、7)從直流直至電感器第一諧振頻率,無論繞組結構如何可得到精確的交流電阻計算值。同時,計算電感器等效串聯誤差小也使在很寬的頻率范圍內求得精確的品質因子計算值。(7)式結合本文提出的簡單電感器模型可用于設計具有較低高頻電阻的電感器繞組。靈魂在耕耘中凈化,信念在耕耘中升騰。轉首回望,耕耘后是一片清新的天地,一個絢麗的人生。msn:dragonet902永磁交流伺服電機位置反饋傳感器檢測相位與電機磁極相位的對齊方式2008-11-07來源:internet瀏覽:504 主流的伺服電機位置反饋元件包括增量式編碼器,絕對式編碼器,正余弦編碼器,旋轉變壓器等。為支持永磁交流伺服驅動的矢量控制,這些位置反饋元

14、件就必須能夠為伺服驅動器提供永磁交流伺服電機的永磁體磁極相位,或曰電機電角度信息,為此當位置反饋元件與電機完成定位安裝時,就有必要調整好位置反饋元件的角度檢測相位與電機電角度相位之間的相互關系,這種調整可以稱作電角度相位初始化,也可以稱作編碼器零位調整或對齊。下面列出了采用增量式編碼器,絕對式編碼器,正余弦編碼器,旋轉變壓器等位置反饋元件的永磁交流伺服電機的傳感器檢測相位與電機電角度相位的對齊方式。增量式編碼器的相位對齊方式 在此討論中,增量式編碼器的輸出信號為方波信號,又可以分為帶換相信號的增量式編碼器和普通的增量式編碼器,普通的增量式編碼器具備兩相正交方波脈沖輸出信號A和B,以及零位信號Z

15、;帶換相信號的增量式編碼器除具備ABZ輸出信號外,還具備互差120度的電子換相信號UVW,UVW各自的每轉周期數與電機轉子的磁極對數一致。帶換相信號的增量式編碼器的UVW電子換相信號的相位與轉子磁極相位,或曰電角度相位之間的對齊方法如下: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 2.用示波器觀察編碼器的U相信號和Z信號; 3.調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察編碼器U相信號跳變沿,和Z信號,直到Z信號穩定在高電平上(在此默認Z信號的常態為低電平),鎖定編碼器與電機的相對位置關系; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,

16、若電機軸每次自由回復到平衡位置時,Z信號都能穩定在高電平上,則對齊有效。 撤掉直流電源后,驗證如下: 1.用示波器觀察編碼器的U相信號和電機的UV線反電勢波形; 2.轉動電機軸,編碼器的U相信號上升沿與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合,編碼器的Z信號也出現在這個過零點上。 上述驗證方法,也可以用作對齊方法。 需要注意的是,此時增量式編碼器的U相信號的相位零點即與電機UV線反電勢的相位零點對齊,由于電機的U相反電勢,與UV線反電勢之間相差30度,因而這樣對齊后,增量式編碼器的U相信號的相位零點與電機U相反電勢的-30度相位點對齊,而電機電角度相位與U相反電勢波形的相位一致,所以此時增量

17、式編碼器的U相信號的相位零點與電機電角度相位的-30度點對齊。 有些伺服企業習慣于將編碼器的U相信號零點與電機電角度的零點直接對齊,為達到此目的,可以: 1.用3個阻值相等的電阻接成星型,然后將星型連接的3個電阻分別接入電機的UVW三相繞組引線; 2.以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點,就可以近似得到電機的U相反電勢波形; 3.依據操作的方便程度,調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置,或者編碼器外殼與電機外殼的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察編碼器的U相信號上升沿和電機U相反電勢波形由低到高的過零點,最終使上升沿和過零點重合,鎖定編碼器與電機的相對位置關系,完成對齊。 由于普通增量式編碼器

18、不具備UVW相位信息,而Z信號也只能反映一圈內的一個點位,不具備直接的相位對齊潛力,因而不作為本討論的話題。 絕對式編碼器的相位對齊方式 絕對式編碼器的相位對齊對于單圈和多圈而言,差別不大,其實都是在一圈內對齊編碼器的檢測相位與電機電角度的相位。早期的絕對式編碼器會以單獨的引腳給出單圈相位的最高位的電平,利用此電平的0和1的翻轉,也可以實現編碼器和電機的相位對齊,方法如下: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 2.用示波器觀察絕對編碼器的最高計數位電平信號; 3.調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察最高計數

19、位信號的跳變沿,直到跳變沿準確出現在電機軸的定向平衡位置處,鎖定編碼器與電機的相對位置關系; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,若電機軸每次自由回復到平衡位置時,跳變沿都能準確復現,則對齊有效。 這類絕對式編碼器目前已經被采用EnDAT,BiSS,Hyperface等串行協議,以及日系專用串行協議的新型絕對式編碼器廣泛取代,因而最高位信號就不符存在了,此時對齊編碼器和電機相位的方法也有所變化,其中一種非常實用的方法是利用編碼器內部的EEPROM,存儲編碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位,具體方法如下: 1.將編碼器隨機安裝在電機上,即固結編碼器轉軸與電機軸,以及編碼器外殼與電機外殼; 2.用一個直流

20、電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 3.用伺服驅動器讀取絕對編碼器的單圈位置值,并存入編碼器內部記錄電機電角度初始相位的EEPROM中; 4.對齊過程結束。 由于此時電機軸已定向于電角度相位的-30度方向,因此存入的編碼器內部EEPROM中的位置檢測值就對應電機電角度的-30度相位。此后,驅動器將任意時刻的單圈位置檢測數據與這個存儲值做差,并根據電機極對數進行必要的換算,再加上-30度,就可以得到該時刻的電機電角度相位。這種對齊方式需要編碼器和伺服驅動器的支持和配合方能實現,日系伺服的編碼器相位之所以不便于最終用戶直接調整的根本原因就在于不肯

21、向用戶提供這種對齊方式的功能界面和操作方法。這種對齊方法的一大好處是,只需向電機繞組提供確定相序和方向的轉子定向電流,無需調整編碼器和電機軸之間的角度關系,因而編碼器可以以任意初始角度直接安裝在電機上,且無需精細,甚至簡單的調整過程,操作簡單,工藝性好。 如果絕對式編碼器既沒有可供使用的EEPROM,又沒有可供檢測的最高計數位引腳,則對齊方法會相對復雜。如果驅動器支持單圈絕對位置信息的讀出和顯示,則可以考慮: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 2.利用伺服驅動器讀取并顯示絕對編碼器的單圈位置值; 3.調整編碼器轉軸與電機軸的相

22、對位置; 4.經過上述調整,使顯示的單圈絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出來的電機-30度電角度所應對應的單圈絕對位置點,鎖定編碼器與電機的相對位置關系; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,若電機軸每次自由回復到平衡位置時,上述折算位置點都能準確復現,則對齊有效。 如果用戶連絕對值信息都無法獲得,那么就只能借助原廠的專用工裝,一邊檢測絕對位置檢測值,一邊檢測電機電角度相位,利用工裝,調整編碼器和電機的相對角位置關系,將編碼器相位與電機電角度相位相互對齊,然后再鎖定。這樣一來,用戶就更加無從自行解決編碼器的相位對齊問題了。 個人推薦采用在EEPROM中存儲初始安裝位置的方法,簡單,實用,適應性好

23、,便于向用戶開放,以便用戶自行安裝編碼器,并完成電機電角度的相位整定。 正余弦編碼器的相位對齊方式 普通的正余弦編碼器具備一對正交的sin,cos 1Vp-p信號,相當于方波信號的增量式編碼器的AB正交信號,每圈會重復許許多多個信號周期,比如2048等;以及一個窄幅的對稱三角波Index信號,相當于增量式編碼器的Z信號,一圈一般出現一個;這種正余弦編碼器實質上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的sin、cos信號外,還具備一對一圈只出現一個信號周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號,如果以C信號為sin,則D信號為cos,通過sin、cos信號的高倍率細分技術,不僅

24、可以使正余弦編碼器獲得比原始信號周期更為細密的名義檢測分辨率,比如2048線的正余弦編碼器經2048細分后,就可以達到每轉400多萬線的名義檢測分辨率,當前很多歐美伺服廠家都提供這類高分辨率的伺服系統,而國內廠家尚不多見;此外帶C、D信號的正余弦編碼器的C、D信號經過細分后,還可以提供較高的每轉絕對位置信息,比如每轉2048個絕對位置,因此帶C、D信號的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對編碼器。 采用這種編碼器的伺服電機的初始電角度相位對齊方式如下: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 2.用示波器觀察正余弦編碼器的C信號

25、波形; 3.調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察C信號波形,直到由低到高的過零點準確出現在電機軸的定向平衡位置處,鎖定編碼器與電機的相對位置關系; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,若電機軸每次自由回復到平衡位置時,過零點都能準確復現,則對齊有效。 撤掉直流電源后,驗證如下: 1.用示波器觀察編碼器的C相信號和電機的UV線反電勢波形; 2.轉動電機軸,編碼器的C相信號由低到高的過零點與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合。 這種驗證方法,也可以用作對齊方法。 此時C信號的過零點與電機電角度相位的-30度點對齊。如果想直接和電機電角度的0度點對齊,可以考慮: 1.用3個阻值

26、相等的電阻接成星型,然后將星型連接的3個電阻分別接入電機的UVW三相繞組引線; 2.以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點,就可以近似得到電機的U相反電勢波形; 3.調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察編碼器的C相信號由低到高的過零點和電機U相反電勢波形由低到高的過零點,最終使2個過零點重合,鎖定編碼器與電機的相對位置關系,完成對齊。 由于普通正余弦編碼器不具備一圈之內的相位信息,而Index信號也只能反映一圈內的一個點位,不具備直接的相位對齊潛力,因而在此也不作為討論的話題。 如果可接入正余弦編碼器的伺服驅動器能夠為用戶提供從C、D中獲取的單圈絕對位置信息,則可以考慮

27、: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 2.利用伺服驅動器讀取并顯示從C、D信號中獲取的單圈絕對位置信息; 3.調整旋變軸與電機軸的相對位置; 4.經過上述調整,使顯示的絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出來的電機-30度電角度所應對應的絕對位置點,鎖定編碼器與電機的相對位置關系; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,若電機軸每次自由回復到平衡位置時,上述折算絕對位置點都能準確復現,則對齊有效。 此后可以在撤掉直流電源后,得到與前面基本相同的對齊驗證效果: 1.用示波器觀察正余弦編碼器的C相信號和電機的UV線反電勢波形; 2.轉動電

28、機軸,驗證編碼器的C相信號由低到高的過零點與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合。 如果利用驅動器內部的EEPROM等非易失性存儲器,也可以存儲正余弦編碼器隨機安裝在電機軸上后實測的相位,具體方法如下: 1.將正余弦隨機安裝在電機上,即固結編碼器轉軸與電機軸,以及編碼器外殼與電機外殼; 2.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 3.用伺服驅動器讀取由C、D信號解析出來的單圈絕對位置值,并存入驅動器內部記錄電機電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲器中; 4.對齊過程結束。 由于此時電機軸已定向于電角度相位的-30度方向,

29、因此存入的驅動器內部EEPROM等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應電機電角度的-30度相位。此后,驅動器將任意時刻由編碼器解析出來的與電角度相關的單圈絕對位置值與這個存儲值做差,并根據電機極對數進行必要的換算,再加上-30度,就可以得到該時刻的電機電角度相位。 這種對齊方式需要伺服驅動器的在國內和操作上予以支持和配合方能實現,而且由于記錄電機電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲器位于伺服驅動器中,因此一旦對齊后,電機就和驅動器事實上綁定了,如果需要更換電機、正余弦編碼器、或者驅動器,都需要重新進行初始安裝相位的對齊操作,并重新綁定電機和驅動器的配套關系。 旋轉變壓器的相位對齊方式 旋轉

30、變壓器簡稱旋變,是由經過特殊電磁設計的高性能硅鋼疊片和漆包線構成的,相比于采用光電技術的編碼器而言,具有耐熱,耐振。耐沖擊,耐油污,甚至耐腐蝕等惡劣工作環境的適應能力,因而為武器系統等工況惡劣的應用廣泛采用,一對極(單速)的旋變可以視作一種單圈絕對式反饋系統,應用也最為廣泛,因而在此僅以單速旋變為討論對象,多速旋變與伺服電機配套,個人認為其極對數最好采用電機極對數的約數,一便于電機度的對應和極對數分解。 旋變的信號引線一般為6根,分為3組,分別對應一個激勵線圈,和2個正交的感應線圈,激勵線圈接受輸入的正弦型激勵信號,感應線圈依據旋變轉定子的相互角位置關系,感應出來具有SIN和COS包絡的檢測信

31、號。旋變SIN和COS輸出信號是根據轉定子之間的角度對激勵正弦信號的調制結果,如果激勵信號是sint,轉定子之間的角度為,則SIN信號為sintsin,則COS信號為sintcos,根據SIN,COS信號和原始的激勵信號,通過必要的檢測電路,就可以獲得較高分辨率的位置檢測結果,目前商用旋變系統的檢測分辨率可以達到每圈2的12次方,即4096,而科學研究和航空航天系統甚至可以達到2的20次方以上,不過體積和成本也都非常可觀。 商用旋變與伺服電機電角度相位的對齊方法如下: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出; 2.然后用示波器觀察旋變的SIN線圈的信號引線輸出;

32、 3.依據操作的方便程度,調整電機軸上的旋變轉子與電機軸的相對位置,或者旋變定子與電機外殼的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察旋變SIN信號的包絡,一直調整到信號包絡的幅值完全歸零,鎖定旋變; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,若電機軸每次自由回復到平衡位置時,信號包絡的幅值過零點都能準確復現,則對齊有效 。 撤掉直流電源,進行對齊驗證: 1.用示波器觀察旋變的SIN信號和電機的UV線反電勢波形; 2.轉動電機軸,驗證旋變的SIN信號包絡過零點與電機的UV線反電勢波形由低到高的過零點重合。 這個驗證方法,也可以用作對齊方法。 此時SIN信號包絡的過零點與電機電角度相位的-30度點對齊。如果想直接和電

33、機電角度的0度點對齊,可以考慮: 1.用3個阻值相等的電阻接成星型,然后將星型連接的3個電阻分別接入電機的UVW三相繞組引線; 2.以示波器觀察電機U相輸入與星型電阻的中點,就可以近似得到電機的U相反電勢波形; 3.依據操作的方便程度,調整編碼器轉軸與電機軸的相對位置,或者編碼器外殼與電機外殼的相對位置; 4.一邊調整,一邊觀察旋變的SIN信號包絡的過零點和電機U相反電勢波形由低到高的過零點,最終使這2個過零點重合,鎖定編碼器與電機的相對位置關系,完成對齊。 需要指出的是,在上述操作中需有效區分旋變的SIN包絡信號中的正半周和負半周。由于SIN信號是以轉定子之間的角度為的sin值對激勵信號的調

34、制結果,因而與sin的正半周對應的SIN信號包絡中,被調制的激勵信號與原始激勵信號同相,而與sin的負半周對應的SIN信號包絡中,被調制的激勵信號與原始激勵信號反相,據此可以區別和判斷旋變輸出的SIN包絡信號波形中的正半周和負半周。對齊時,需要取sin由負半周向正半周過渡點對應的SIN包絡信號的過零點,如果取反了,或者未加準確判斷的話,對齊后的電角度有可能錯位180度,從而造成速度外環進入正反饋。如果可接入旋變的伺服驅動器能夠為用戶提供從旋變信號中獲取的與電機電角度相關的絕對位置信息,則可以考慮: 1.用一個直流電源給電機的UV繞組通以小于額定電流的直流電,U入,V出,將電機軸定向至一個平衡位置; 2.利用伺服驅動器讀取并顯示從旋變信號中獲取的與電機電角度相關的絕對位置信息; 3.依據操作的方便程度,調整旋變軸與電機軸的相對位置,或者旋變外殼與電機外殼的相對位置; 4.經過上述調整,使顯示的絕對位置值充分接近根據電機的極對數折算出來的電機-30度電角度所應對應的絕對位置點,鎖定編碼器與電機的相對位置關系; 5.來回扭轉電機軸,撒手后,若電機軸每次自由回復到平衡位置時,上述折算絕對位置點都能準確復現,則對齊有效。 此后可以在撤掉直流電源后,得到與前面基本相同的對齊驗

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