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摘要

本文主要介紹了伺服電機三相繞組與伺服驅動器實現盲接的方法，首先利用編碼器識別繞組線當前接法，然后基于已獲知的接法調整PWM波輸出，實現在即使人工接錯線的情況下，電機也能正常運行，以減少因繞組接線錯誤導致的機械安全事故。

引言

伺服電機與伺服驅動器是一個有機的整體，通過繞組線、編碼器線及抱閘線等實現信息的傳遞，伺服電機的運動性能是電機和驅動器兩者配合所反映的綜合效果。在實際使用過程中，往往存在接線較多、密集難辨或操作失誤等情形，導致人工接錯繞組線，有時，繞組線接錯，電機不會運行，直接報警，但也有的時候，繞組線接錯可能造成飛車，導致嚴重的機械安全事故、甚至生命安全。

針對這個問題，主要有兩種解決辦法，一種是通過結構上的非對稱設計防止反接，一種是不做任何硬件或結構上的變動，在軟件算法上通過識別并調整PWM輸出，在任何繞組接線情況下都能實現電機的正常運行，本文主要對此種繞組線盲接法做詳細介紹。

正文

伺服系統上電后，驅動器內部先給其中的兩相供直流，利用編碼器讀出偏轉位置以判斷電機UVW三相和驅動器abc口輸出的具體接法，判斷完成后，給電機正常供電，并根據得到的具體接法，將DSP輸出的三相PWM波輸出給對應的MOS管以控制其開關。以實現，在三相繞組任何接線情況下，通過調整PWM波控制MOS管的順序來達到電機正常運行的目的。

第一步：利用編碼器識別繞組線的具體接法

主要是借助電機單相或雙向繞組線通直流電時，電機會偏差一定角度，通過編碼器識別這一角度大?。ń^對位置），便可識別出驅動器abc與電機UVW三相的具體接法。由于需要準確獲知通電話電機的絕對位置，因此，對于絕對值編碼器，一次通電即可識別；對于增量式編碼器需要兩次通電后方可確定其絕對位置。目前市面上絕大部分已采用絕對值編碼器，本文以絕對值編碼器為例進行介紹：

當驅動器與電機繞組線接好，上電時，a相輸入1A電流，b相輸入2A，則不同接法的編碼器顯示的絕對位置如下：以紅線為零點，則正常接線時（a接U；b接V；c接W）,則偏轉位置如圖綠線所示，通過編碼器識別這一角度，從而判斷出a接U；b接V；c接W。

圖1

以紅線為零點，a,b反接（a接V；b接U；c接W）,則偏轉位置如圖綠線所示，通過編碼器識別這一角度，從而判斷出a接V；b接U；c接W。

圖2

對于三相而言，總共有六種接法。電機按照a相輸入1A電流，b相輸入2A，則會產生6個不同位置，通過識別編碼器的位置從而可以判斷出具體是哪一種接法。

第一步完成后，下一步給電機正常供電。

第二步：根據上一步編碼器識別出的具體接法來調整PWM波輸出

按照正常的電機控制，如下圖，DSP輸出的三對PWM信號控制固定的三對上下橋臂MOS管的開關。比如PWM1控制Ua對應上下橋臂，PWM2控制Ub對應上下橋臂，PWM3控制Uc對應上下橋臂。

圖3

三相電機繞組接錯線時，導致伺服控制紊亂，嚴重時產生飛車，引起機械安全事故。因此，在第一步通過編碼器識別出具體接法的情況下，有必要調整對PWM信號輸出的順序。比如，當a，b接反時（a接V；b接U；c接W），通過算法調整三對PWM信號，將PWM1輸出給Ub對應橋臂，將PWM2輸出給Ua對應橋臂，即調換兩對信號輸出目標管。如下：

圖4

根據上圖的原理進行仿真建模，輸入指令信號500rpm時，對應的三相電流曲線以及速度曲線仿真結果如下：

繞組線接反時三相電流曲線仿真結果繞組線接反時指令速度及反饋速度曲線仿真結果

從上圖的仿真結果可以看出，不論伺服電機和驅動器的三相繞組如何接法，都可以實現電機的正常運行，因此，在不改變原有結構或硬件的基礎上，通過軟件算法可實現在即使人工接錯線的情況下，電機也能正常運行，以減少因繞組接線錯誤導致的機械安全事故。

結束

本文針對在實際應用中伺服電機繞組線和驅動器之間的連接，有可能存在接錯線的問題進行深入研究，先通過編碼器識別具體接法，然后調整PWM輸出信號，即可避免因接錯線導致的安全事故，并通過simulink仿真驗證了此實驗成果。此外，市面上還存在各種不同的電機，有兩相四線、三相四線以及三線六線等不同的接法，也有可能存在接錯線的問題，本文提出的方法可適用于其他類的電機。

本文得到《基于矢量控制的交流伺服系統關鍵技術研發》項目的支持，項目編號為JSGG20170823162905889，再此表示感謝！