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伺服電機轉子反饋的檢測相位與轉子磁極相位的對齊方式

伺服電機編碼器相位與轉子磁極相位零點如何對齊的問題，佳鴻威將自己對這一問題的經驗和體會整理匯總一下，以供大家參考，或者有個全面的了解。
永磁交流伺服電機的編碼器相位為何要與轉子磁極相位對齊
其唯一目的就是要達成矢量控制的目標，使d軸勵磁分量和q軸出力分量解耦，令永磁交流伺服電機定子繞組產生的電磁場始終正交于轉子永磁場，從而獲得最佳的出力效果，即“類直流特性”，這種控制方法也被稱為磁場定向控制（FOC），達成FOC控制目標的外在表現就是永磁交流伺服電機的“相電流”波形始終與“相反電勢”波形保持一致.因此反推可知，只要想辦法令永磁交流伺服電機的“相電流”波形始終與“相反電勢”波形保持一致，就可以達成FOC控制目標，使永磁交流伺服電機的初級電磁場與磁極永磁場正交，即波形間互差90度電角度，如何想辦法使永磁交流伺服電機的“相電流”波形始終與“相反電勢”波形保持一致呢？由圖1可知，只要能夠隨時檢測到正弦型反電勢波形的電角度相位，然后就可以相對容易地根據此相位生成與反電勢波形一致的正弦型相電流波形了，因此相位對齊就可以轉化為編碼器相位與反電勢波形相位的對齊關系。在實際操作中，歐美廠商習慣于采用給電機的繞組通以小于額定電流的直流電流使電機轉子定向的方法來對齊編碼器和轉子磁極的相位。當電機的繞組通入小于額定電流的直流電流時，在無外力條件下，初級電磁場與磁極永磁場相互作用，會相互吸引并定位至互差0度相位的平衡位置上，對比上面的圖3和圖2可見，雖然U相繞組（紅色）的位置同處于電磁場波形的峰值中心（特定角度），但FOC控制下，U相中心與永磁體的q軸對齊，而空載定向時，U相中心卻與d軸對齊，也就實現了a軸或α軸與d軸間的對齊關系，此時相位對齊到電角度0度，電機繞組中施加的轉子定向電流的方向為U相入，VW出，由于V相與W相是并聯關系，流經V相和W相的電流有可能出現不平衡，從而影響轉子定向的準確性。實用化的轉子定向電流施加方法是U入，V出，即U相與V相串聯，可獲得幅值完全一致的U相和V相電流，有利于定向的準確性，此時U相繞組（紅色）的位置與d軸差30度電角度，即a軸或α軸對齊到與d差（負）30度的電角度位置上，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。 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；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.