带UVW信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用

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1、带UVW信号的增量式光电编码器在控制器测速中的应用增量式光电编码器基础l增量式光电编码器示意图l在码盘上均匀地刻制一定数量的光栅，光栅一侧固定有光接收传感器，另一侧有固定光源，使用时码盘随电机轴同步转动l码盘转动产生A、B和Z信号，A和B存在90度的相位差，用以产生正交脉冲信号，测定位置增量，Z信号每转一圈触发一个窄脉冲，用来做基准校准QEP信号解码l增量式旋转光电编码器输出A、B（占空比50%）和Z信号及其对应互补的差分信号，滤波后经差动放大器分别输出QEP_A、QEP_B和QEP_INDEX三路信号，接入到DSP的QEI模块这些波形的时序如下

2、图l根据A、B信号相位超前或滞后可以判断转向，脉冲的上下沿捕捉可以产生4倍频信号提高编码器的分辨率，脉冲累加计数用来计算转子相对于Z起始点的确切位置带定位信号U、V和W信号的增量式光电编码器lU、V和W信号用来给转子做初始定位，这三个脉冲互差120º电角度方波信号类似于直流无刷电机位置传感器HALL的输出信号，在一个电角度周期，三个信号的输出组成6个状态，每个状态60º电角度l要使U、V和W信号能判断转子的初始定位，需要将U相信号上升沿和电机反电势和由负到正过零点位置对齐增量式光电编码器初始位置l编码器U信号和Z信号的关系l上面提及U、V和W信号

3、类似于直流无刷的HALL传感器的信号，通常使用HALL使用时已经把1个HALL安装到A相电机绕组磁势轴线位置，另外两个依次按照120º电角度顺序安装好，这样U相信号上升沿和电机A相反电势和由负到正过零点位置对齐，该位置定义为初始位置，此时。绕组A相轴线和转子D轴对齐l编码器安装好后，U相信号上升沿位置也就确定，所以编码器的初次安装一般而言需要将U相信号标定到A相电机绕组磁势轴线位置lZ信号触发信号通常而言和编码器U相信号上升沿对齐，如果有偏差，需要加上校正因子，这样Z信号就能反应电机的U相反电势零点位置即初始位置的位置l编码器安装好后，编码器U相

4、信号和Z触发信号的位置是固定的，和A相绕组轴线存在着对应关系，但电机转子的位置是随机的，可能在0到360º电角度6个扇区之间的任何一个位置，每个扇区的轴线与转子的D轴是随机的，定义该值θz。θz的物理含义是：每个扇区的轴线与转子D轴位置的差值。该差值是物理存在的，在矢量控制之前必须要学到转子相位初始化l对于采用带U,V,W磁极信号的编码器来说,采用这个编码器能够把一个电角度周期分成6个区间。当系统上电时，检测U,V,W三相的状态能够知道当前在哪个区间（0~5）,从而得到θe=θZ+n*60+30.l由于U,V,W只能分辨60º电角度，以0区间为例

5、，电角度表示范围在0~60º之间，取其中间值30º代表当前位置l对于磁钢表贴式永磁电机，通常采用id=0的控制方式，定子磁链矢量超前转子D轴90º时力矩最大，用编码器U、V和W相脉冲信号定位时由于有30º的电角度误差，所以定子磁链矢量超前磁极位置不一定刚好是90º，而是在60º-120º之间。这时转矩不是最大，但足够启动电机，当Z信号触发脉冲到来时就能重新修正转子的位置，之后使用A、B脉冲的信号获取精确的转子位置信号l下图为教科书通常的转子相位初始化示意图