一种增量式光电编码器z信号处理方法研究
徐磊，程明，赵文祥
(东南大学电气工程学院伺服控制技术教育部工程研究中心，南京210096)
摘要：双通道磁通切换永磁（dc-fspm）电机是一种新型的高可靠性定子永磁型电机。基于新型数字信号处理器tms320f2812搭建了全数字dc—fspm电机驱动系统，采用增量式光电编码器作为位置检测装置。为解决z信号易发生信号丢失，进而导致位置信号累积误差的问题，设计了信号处理电路。实验结果表明，所设计的位置信号处理方法有效，为dc-fspm电机进一步的研究奠定了基础。
关键词：永磁电机；磁通切换；冗余；位置检测
中图分类号：tm351 文献标志码：a 文章编号：1001-6848( 2010) 07-0085-03
0引 言
随着经济的快速发展和工业自动化的普及，永磁电机在工业生产领域发挥越来越重要的作用。定予永磁型电机克服了传统的转子永磁型电机诸多的缺点，而其电磁性能更可与之相媲美，近年来引起国内外相关领域学者的关注。其中，尤以磁通切换永磁（fspm）电机性能更优[3-5]。为进一步提高fspm电机的可靠性，已有学者将冗余技术引入到fspm电机，提出了新型定子永磁型电机结构——双通道磁通切换永磁( dc-fspm)电机。已有研究表明，dc - fspm电机适合于blac（正弦波）控制方式。这也要求dc- fspm电机控制系统需要高精度的位置信息作为闭环控制的反馈信号，故需选用光电编码器作为位置检测装置。因北，提高光电编码器在ds-fspm电机驱动系统中的性能，准确检测位置信号，满足实际控制的需要，就显得尤为重要。
本文介绍了基于dsp的全数字冗余式dc。fspm电机控制系统，分析了作为位置传感器的增量式光电编码器z信号脉冲易发生丢失的问题，为提高系统的运行性能，本文提出一种简单而有效的解决方案，最终从整体上提高了dc-fspm电机控制系统的运行性能。
1 dc-fspm电机控制系统
dc-fspm电机驱动系统由电机、位置和电流传感器、控制器和功率变换电路组成。其中，dc-fspm电机由两路相互独立的供电系统给两组互补的绕组供电，因此至少需要12路的pwm脉冲信号。在实验系统中，通过软件实现对电流的灵活控制，这对系统微处理器的性能也提出更高的要求，而一般的单片机很难达到上述要求。另外，该电机的电感很小，电枢绕组中的电流变化很快，为了使电枢电流较好的跟踪参考电流的变化，不但要求有较高频率的pwm脉冲，而且还要求很高的a/d转换频率。本文选择的tms320f2812是32位的定点dsp。需要特别指出的是，该芯片具有两个独立的事件管理器（eva和evb），它们可以为dc-fspm电机系统中两个电气上相互独立的功率开关器件提供12路占空比可调的pwm输出，满足了冗余式电机驱动系统的需要。
图1为所设计的dc-fspm电机驱动系统结构框图。其中，光电编码器用于位置检测环节，其输出的位置信号送到dsp，再由dsp实时地计算出位置和转速信号。
2位置检测单元
电机转速检测通常有两种检测手段：
①采用测速发电机；
②采用脉冲发生器。测速发电机检测精度有限，且无法获知电机的转子位置；而脉冲发生器与电机同轴连接，通过测量被测物体的旋转角度并将测量到的旋转角度转化为一系列的脉冲电信号输出。通过计数器对输出脉冲计数间接测量出电机的转速差，此种方法检测精度可以达到很高，并且通过检测脉冲数，可以检测到电机的转子位置。
常用的脉冲发生器有光电码盘和光电编码器两种，考虑电机转子位置是电机矢量控制非常重要的信号之一，tms320f2,812的事件管理器中有一个正交编码脉冲( qep)电路。因此，本课题选用光电编码器作为位置检测单元。
2.1光电编码器
光电编码器由光栅盘和光电检测装置两部分组成。光栅盘是在一定直径的圆盘上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，当电动机旋转时，光栅盘就会与电动机同速旋转，发光二极管等电子元件发出光就会穿过光栅盘，再由检测装置检测并输出若干脉冲信号，其原理示意图如图2所示。光电编码器输出信号有a、b、z三路信号，其中a、b为相 |
