电机转速与转子位置的综合测量方法和测量电路

摘要

本发明涉及交流电机转速与转子位置的测量方法及其测量电路。该方法通过综合处理来自编码器的脉冲信号、复位信号以及测量者给定的测量周期信号，得到测量时刻的编码器周期信号和合成信号，利用本发明提出的公式，由微处理器进行计算即可得到电机的转速和转子位置。采用本发明方法可以消除电机径向和轴向振动给电机转速测量带来的误差，提高电机转速的测量精度；利用同一套测量装置，可以同时测量电机的转速和转子位置，减少了硬件配置，保证了电机调速控制系统的准确性和稳定性。

主权项

1.电机转速与转子位置的综合测量方法，其特征是包括以下步骤：1)在电机轴上安装光电式编码器，将编码器输出的脉冲信号GB和测量者给定的测量周期脉冲信号TB引入编码器信号处理电路(1)，经编码器信号处理电路(1)逻辑运算后得到编码器脉冲信号与测量周期信号的合成脉冲信号TBGB_N输给第二计数器(6)，第二计数器(6)输出的编码器合成信号的脉冲宽度T2引入微处理器(8)；2)将编码器输出的脉冲信号GB引入第一信号分频电路(2)进行二分频，得到二个相位相反的编码器分频信号GB_P和GB_N输给第一计数器(5)，第一计数器(5)输出的编码器脉冲信号的周期Tn引入微处理器(8)；3)将给定的测量周期脉冲信号TB引入第二信号分频电路(3)进行二分频，得到二个相位相反的测量周期分频信号TB_P和TB_N输给第三计数器(7)，并将编码器输出的脉冲信号GB引入第三计数器(7)的时钟引脚，第三计数器(7)输出的编码器脉冲信号的脉冲个数n输入微处理器(8)；4)将给定的测量周期脉冲信号TB和来自编码器的复位脉冲信号IB引入复位脉冲信号处理电路(4)，经复位脉冲信号处理电路(4)逻辑运算后得到测量周期脉冲与编码器复位脉冲信号的合成脉冲信号IBTB_N引入第三计数器(7)，第三计数器(7)输出的编码器发出复位脉冲后的编码器脉冲信号的脉冲个数n输入微处理器(8)；5)微处理器将上述得到的数据按如下公式计算，求取电机转速及电机的转子位置，测量周期内含有小数的编码器脉冲个数为：$N=n+\frac{T_1}{T_{n-1}}-\frac{T_2}{T_n}---\left(1\right)$ 式中，可作为下一个测量时刻的在微处理器中予以保留；测量周期内转子位置的变化为：$\mathrm{\Delta \theta }=N\frac{2\mathrm{\pi P}}{m}\left(\mathrm{rad}\right)---\left(2\right)$ 式中，P-电机的极对数，m-编码器每转产生的脉冲信号个数；测量时刻电机的转速为：${\omega }_r=\frac{\mathrm{\Delta \theta }}{T}(\mathrm{rad}/s)---\left(3\right)$ 式中，T-测量周期；电机的转子位置为 θn＝θn-1+Δθ(rad) (4)式中，θn-1-前一测量时刻的转子位置角；若在测量周期内出现编码器复位脉冲信号，则电机转子位置的计算公式为： θn＝θini+Δθ(rad) (5)式中，θini-出现编码器复位脉冲信号时的转子初始定位角，Δθ-电机转子位置的变化，$\mathrm{\Delta \theta }=N^{\prime }\frac{2\mathrm{\pi P}}{m}\left(\mathrm{rad}\right),$ 其中，N′为含有小数的编码器脉冲信号的脉冲个数，$N^{\prime }=n^{\prime \prime }-\frac{T_2}{\mathrm{Tn}}---\left(6\right)$