[发明专利]一种电机转速检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于电机转速测试技术领域，具体涉及一种电机转速检测系统和方法。

背景技术

电机要实现转速闭环控制时都需要检测电机转子转速（角速度），一般都通过在转子上安装编码器实现；现有技术一般通过的M和T法来测速，高速用M法，低速用T法，其本质是一种开环的微分计算方法，容易引入干扰，一般测得转速后需要通过低通滤波器滤波，才能作为速度反馈，结构相对复杂；而且此方法需要其控制CPU必须有硬件正交编码计数单元和捕获单元同时工作，对硬件要求高；其次此方法还要考虑高低速运行时M、T两种方法的切换衔接问题。

基于上述电机转速测试中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种电机转速检测系统和方法，旨在解决现有电机转速测试中容易受干扰、结构复杂的问题。

本发明提供一种电机转速检测系统，包括正交编码计数器、角度转换器、鉴相器、PI调节器以及积分器；正交编码计数器、角度转换器、鉴相器、以及PI调节器依次连接；还包括闭环回路，闭环回路连接PI调节器输出端和鉴相器输入端；积分器设置于闭环回路上。

进一步地，正交编码计数器用于检测电机编码器脉冲，并输出脉冲计算值；角度转换器用于将脉冲计算值转化成电机轴同步旋转电角度；鉴相器用于比较旋转电角度和由积分器产生的跟踪角度之间的相位差，并生成相位误差信号；PI调节器用于调节相位误差，使相位差信号逼近于零；积分器用于把角速度通过积分累加转换成对应的角度，并反馈到鉴相器与电机轴同步旋转电角度进行相位比较。

相应地，本发明还提供一种电机转速检测方法，包括以下步骤：

S1：正交编码计数器检测电机编码器脉冲，并通过计算输出脉冲计数值n；

S2：角度转换器把所述脉冲计数值n转化成电机轴同步旋转电角度θ；

S3：角度鉴相器比较电机轴同步旋转电角度θ和由积分器产生的跟踪角度φ之间的相位差，生成相位误差信号e；

S4：PI调节器根据相位误差信号e，调节输出值ω，使得电机轴同步旋转电角度θ和跟踪角度φ之间的相位差逼近于零；

S5：输出值ω经过积分器积分累加转换成对应的角度φ，反馈到鉴相器与电机轴同步旋转电角度θ进行相位比较。

通过采用以上技术方案，本专利采用角度闭环锁相原理来检测电机转速（角频率），闭环实时跟踪编码器旋转角度，实现跟踪转速和电机实际转速同步，本发明提供的方案稳定性高；因锁相环本身具有积分环节，对干扰具有天然的抑制作用，可以省去低通滤波；同时在硬件上，其控制CPU只需正交编码计数单元工作即可。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图 1 为本发明一种电机转速检测系统结构示意图。

图中：1、正交编码计数器；2、角度转换器；3、鉴相器；4、PI调节器；5、积分器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图 1所示，本发明提供一种电机转速检测系统，包括正交编码计数器1、角度转换器2、鉴相器3、PI调节器4以及积分器5；正交编码计数器1、角度转换器2、鉴相器3、以及PI调节器4依次连接；本方案还包括闭环回路，闭环回路连接PI调节器4的输出端和鉴相器3的输入端；积分器5设置于闭环回路上；本实施例中，正交编码计数器1用于检测电机编码器脉冲，并输出脉冲计算值n；角度转换器2用于将脉冲计算值转化成电机轴同步旋转电角度θ；鉴相器用于比较旋转电角度和由积分器产生的跟踪角度之间的相位差，并生成相位误差信号e；PI调节器4用于调节相位误差，使相位差信号e逼近于零；积分器5用于把角速度ω通过积分累加转换成对应的角度φ，并反馈到鉴相器3与电机轴同步旋转电角度θ进行相位比较；采用以上方案可以通过角度闭环锁相原理来检测电机转速（角速度），闭环实时跟踪编码器旋转角度，实现跟踪转速和电机实际转速同步，该方法稳定性高；由于锁相环本身具有积分环节，对干扰具有天然的抑制作用，可以省去低通滤波器；同时在控制硬件上，其控制CPU只需正交编码计数单元工作即可，结构相对简单。

相应地，结合上述方案，本发明还提供一种电机转速检测方法，可以应用在相应的变频驱动器中，可以提高变频器的速度检测稳定性包括以下步骤：