如果電機有電子銘牌功能，可以直接在應用中使用，不需要調(diào)整編碼器；例如，雷賽交流伺服電機具有電子銘牌功能，可以自動識別電機型號和參數(shù)，并匹配相應的參數(shù)，從而發(fā)揮優(yōu)異的伺服性能。如果電機沒有電子銘牌功能，需要調(diào)整編碼器和電角度。那么，該類伺服電機如何選擇和調(diào)整編碼器以適應高低壓交流伺服驅(qū)動呢？

下面我們以雷賽LD5系列伺服為例，從編碼器原理、霍爾應用原理、調(diào)整步驟三個方面進行解讀：

一、編碼器原理

編碼器有很多種，輸出信號也有很多種。目前主要采用光電編碼器，輸出信號為脈沖方式。原理如下圖1所示。

圖1

光電碼盤安裝在電機軸上，其上有圓形明、暗刻線。通過LED發(fā)射光源，多組光耦器件矩陣排列，提高信號穩(wěn)定性，通過接收光源的強弱，進行內(nèi)部比較，輸出A、B信號。a和B信號相位相差90度。此外，每轉(zhuǎn)輸出一個Z相位脈沖來表示零參考位。

由于A相和B相相差90度，可以比較是A相在前還是B相在前，從而區(qū)分編碼器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。

為了增加編碼器信號長線傳輸?shù)姆€(wěn)定性，A、B、Z信號通過差分輸出，增加信號穩(wěn)定性。

光電編碼器霍爾信號U、V、W的產(chǎn)生原理與A、B信號的產(chǎn)生原理基本一致。無刷或低壓伺服也通過磁環(huán)和霍爾元件產(chǎn)生霍爾信號。

二、霍爾應用原理

眾所周知，伺服電機相比其他電機效率高，主要原因是伺服電機采用矢量控制原理。簡單來說，伺服電機主要由一個旋轉(zhuǎn)的永磁體(轉(zhuǎn)子)和三組均勻分布的線圈(定子)組成。線圈環(huán)繞定子，并固定在外部。流過線圈的電流產(chǎn)生磁場，三組磁場相互疊加形成矢量磁場。通過分別控制三組線圈中的電流，我們可以使定子產(chǎn)生任意方向和大小的磁場。

同時，通過定子和轉(zhuǎn)子磁場之間的相互吸引和排斥，可以自由控制轉(zhuǎn)矩。對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的任何角度，定子都有一個最佳的磁場方向，可以產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩。顯然，如果定子產(chǎn)生的磁場方向與轉(zhuǎn)子方向正交，這個位置就是產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的位置。

線圈的固定空間電流矢量具有固定的磁場方向，磁場方向完全由通過線圈的磁通量和流過線圈的電流之間的相互作用決定。這樣我們就可以用空間電流矢量來表征定子的磁場，它是三組線圈產(chǎn)生的電流矢量的空間疊加。這是伺服矢量控制的基本原理。

2.操作演示(為了便于理解，使用一對極性電機進行繪圖)

判斷轉(zhuǎn)子位置。

圖2

如圖2所示，編碼器讀數(shù)頭獲得的霍爾U、V和W信號將轉(zhuǎn)子位置分為六個區(qū)域。霍爾信號如下

如圖3所示，當轉(zhuǎn)子處于0-60位置時，定子會給出一個垂直于30位置的磁場使其旋轉(zhuǎn)，如下圖所示：

圖3

起初，磁場的方向保持不變，直到遇到霍爾的個上升沿和下降沿，然后改變，如圖4所示：

圖4

從此根據(jù)信號A和B判斷轉(zhuǎn)子位置，使定子磁場始終垂直于轉(zhuǎn)子磁場。

三、調(diào)試步驟

1.定義電機繞組u、v和w。

電機繞組U、V、W的反電動勢應滿足UVW的要求，用示波器測量電機三相繞組的反電動勢波形，得到如下波形圖5:

圖5

可以定義對應于黃色波形的繞組是U，即風

如果在測試中發(fā)現(xiàn)信號B于信號A 90 ,則信號A應定義為信號B，信號B定義為信號A.如果不重新定義A、B信號，編碼器反饋的行程將與運行行程相反，導致伺服電機“飛車”。

2.按照雷賽定義的旋轉(zhuǎn)方向(逆時針)運行電機，帶動編碼器運行，測試定義的霍爾U、V、W信號波形。

圖7

現(xiàn)在霍爾U、V、W的信號是霍爾U先于霍爾V先于霍爾W，符合雷賽伺服的定義標準。如果發(fā)現(xiàn)Hall U在Hall W之前，Hall V在Hall V之前，則應將Hall W定義為Hall V，將Hall V定義為W，如果不重新定義，根據(jù)上述Hall信號的應用原理，驅(qū)動器會對轉(zhuǎn)子位置的判斷產(chǎn)生錯誤。

3、霍爾信號與反電動勢相位關(guān)系

如圖8所示。

圖8