[发明专利]一种拼接弧线电机转子电零点及电角度检测方法

说明书

本发明公开了一种拼接弧线电机转子电零点及电角度检测方法，拼接弧线电机上安装有大直径钢带式光电编码器；在拼接弧线电机电枢磁路中分别安装线性霍尔和开关霍尔传感器；线性霍尔传感器的输出利用高速双比较器经阻抗变换后检测出两个电零点信号；该信号与开关霍尔信号经与门电路后在转子每对极之间输出一个电零点信号；电零点信号经长线驱动后与钢带式光电编码器的A、B信号一起经差分接收器后转换为单端信号，通过光电耦合器的隔离，由DSP数字信号处理器检测出拼接弧线电机的转子电角度。利用本发明的方法可实现任意尺寸拼接弧线电机的转子的电零点检测，计算其电角度位置，从而实现望远镜超低速大转矩运行。

技术领域

本发明涉及一种电机转子电零点及电角度位置的检测方法，具体涉及一种用于大型天文望远镜机架驱动所用的拼接弧线电机转子电零点及其电角度位置的检测方法。

背景技术

天文望远镜主要用于收集来自天体的暗弱辐射，集光能力体现在能发现更远更暗弱的目标，而望远镜口径越大，收集光能量的能力就越强。而随着望远镜的口径越来越大，传统的机械传动及驱动方式已不再适应大口径望远镜技术的发展，目前，世界上大型天文望远镜机架驱动大都采用拼接直驱电机。

随着望远镜的口径增大，光学系统的目标分辨精度也随之提高，与之相匹配的大型天文望远镜机架驱动跟踪精度也必须相应提高等级，同时光学镜面口径的增大也将使望远镜的机械结构变得更加复杂，旋转刚度变差、机械惯量增加、材料变形、机械加工装配误差和环境扰动等不确定非线性因素增多，这对望远镜机架的跟踪驱动控制方法都提出了严峻的挑战。

近年来欧洲南方天文台的VLT望远镜的方位轴和高度轴都采用拼接直线电机，两者转子位置检测依靠的是海德汉的大直径的增量钢带式光电编码器及其读数头，利用细分卡计数器读出。西班牙等国制造的GTC望远镜采用的是拼接正弦波的线性永磁同步直线电机，方位轴和高度轴的位置检测也是采用的海德汉的大直径的钢带式光电编码器ERA780C，为了获得优越的低速跟踪性能，拼接永磁同步直线电机采用2360磁极设计，钢带式光电编码器的总长度高达48.48米，无缝拼接一个直径为15.4米的光栅编码器，苛刻的加工安装条件给设计、加工安装带来了很多困难。因此一开始安装编码器的时候编码器槽不合格，导致无法实现无缝对接，又重新加工了安装槽，重新安装后利用读数头和细分盒读出电机的转子位置。

国际上应用直接驱动的例子基本借鉴VLT的技术经验，因此技术上大同小异，目前国际上在研的TMT也计划使用直接驱动方式，同样拼接电机的转子电零点都是由大直径的钢带式光电编码器中的参考标志读出。这给望远镜的机架加工带来很大的困难和风险，如果选用低速、多极拼接弧线（直线）电机设计，钢带式光电编码器选取不合适，编码器的长度过长，编码器的加工精度要求就增高，很可能像GTC望远镜一样需要重新加工、安装钢带式光电编码器，给望远镜机架的总装、运行带来很大的风险。

目前我们用于大型天文望远镜的拼接电机尚处于起步阶段，而根据国际上使用的拼接电机实现的直接驱动的先例知道，转子的电零点的检测和转子位置检测是实现拼接电机驱动控制的关键，是大型天文望远镜拼接弧线电机驱动编程、计算的重要参数，是构建驱动控制系统中电流环和速度环重要保证。因此，有必要设计一种用于大型天文望远镜拼接弧线电机转子电零点和转子电角度检测的电路和实现方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型天文望远镜拼接弧线电机转子电零点及电角度检测方法。

实现本发明的技术方案是：

一种拼接弧线电机转子电零点及电角度检测方法，拼接弧线电机上安装有大直径钢带式光电编码器，本发明的方法包括：

在拼接弧线电机电枢磁路上安装线性霍尔传感器和开关霍尔传感器；

线性霍尔传感器的输出信号通过高速双比较器进行阻抗变换，以提高线性霍尔传感器的电压信号传输精度，并检测出两个电零点信号Z1、Z2；该电磁极零点信号与开关霍尔信号经与门电路处理后转子每对极之间输出一个电零点信号Z；