[发明专利]伺服马达转子初始电气角度的取得方法及其装置

说明书

技术领域

本发明为一种伺服马达转子初始电气角度的取得方法及其装置，特别是关于一种无刷精密伺服马达在启始状态下检测转子与定位间磁极定位角度的定位方法及其定位装置，以平滑地启动伺服马达转动。

背景技术

马达的用途广泛，种类繁多，主要可分为转速控制型马达及精密控制型马达，转速控制型马达较简单，可控制马达的转动速度，精密控制型马达则不但能控制马达的转速，亦可控制马达转动的角度(或位置)，如步进马达或伺服马达。

就无刷伺服马达而言，如图1所示为一现有伺服马达的向量控制系统，包括一马达1、一用以感测角度的增量型光学编码器2及三组提供换相信号3、4、5的相位传感器(Hall sensor)，一位置计数器6、一电气换相表7、一初始位置缓存器8、一速度计算器9、一速度控制器10、一电流控制器11、一三相旋转坐标对直角坐标转换模块12，一直角坐标对三相旋转坐标转换模块13，一脉波宽度调变模块14及一三相电力变频器15。而该增量型光学编码器2，如图2所示为将换相信号直接制作在增量型光学编码器的光学盘上。

当该图1的无刷伺服马达在初始驱动系统送电时，系统先经由该电气换相表7将转子电气角度的初始位置放入该初始位置缓存器8，后此时，初始化便完成；接下来当有一转速命令ω_r输入时，该速度控制器10会将该转速命令ω_r与该速度计算器9得到的误差值计算出所需要的一电流命令此时该电流控制器11会将该电流命令与该三相旋转坐标对直角坐标转换模块12所算出来的电流命令i_qs^e的误差值计算出需要的一电压命令在经由该直角坐标对三相旋转坐标转换模块13，将需要的该电压命令由直流转换成一三相交流电压命令，并通过该脉波宽度产生模块14产生控制信号给该三相电力变频器15，再由该三相电力变频器15驱动马达1，而马达1此时的转子位置信息由增量型光学编码盘2上的A、B相刻线16反馈A、B相的脉波信号到该位置计数器6。

在图1控制系统中，其中该三相旋转坐标对直角坐标转换模块12与该直角坐标对三相旋转坐标转换模块13在计算时需要转子的电气角度，而转子的电气角度需由该位置计数器6取得，但是在开机前由于该位置计数器6的值为0°，所以需要从该换相信号3、4、5与电气换相表7得到初始电气角度。

其中该换相信号3、4、5与该电气换相表7得到初始电气角度的对应关系用图3来说明，该换相信号3、4、5如果对应为Hu、Hv、Hw，则可由逻辑1或逻辑0的状态，来对应转子的电气角度，因此只需将其逻辑状态查表即可知到当时转子所在的位置，以供该三相旋转坐标对直角坐标转换模块12与该直角坐标对三相旋转坐标转换模块13在马达转子初始转动前计算出转子的电气角度。

然而此种现有马达转子初始电气角度的取得方法，在系统反馈上马达需多出3组信号，多出六条配线，在可靠度与维护上增加难度，且为了配置该换相信号3、4、5的传感器使的马达体积变大，结构相当复杂。如中国台湾新型专利第M302831号，即显示出其复杂的结构。

再如中国台湾发明公开公报200736868号，是利用一微处理器将所读取的Hu、Hv、Hw逻辑状态用通讯的方式送回马达控制器中，以得到对应的马达转子的电气角度，虽然减少换相信号的配线，但是却增加在马达端设置微处理器的成本。

本案发明人针对上述现有无刷伺服马达转子初始电气角度的取得方法的需求与缺失，乃特潜心研究并配合学理的运用，提出一种利用光学反射信号的初始电气角度的取得方法及其装置，可有效解决上述习知技术的缺失，更具有结构及原理简单，安装容易且成本低廉的优点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种伺服马达转子初始电气角度的取得方法及装置，利用简单的正弦波原理检测出马达转子的初始电气角度，以解决现有技术的电气角度传感器需要使用多组配线及结构复杂，使马达体积变大的缺失。