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使用正交編碼接口(QEI)測(cè)試電機(jī)速度和角度-云帆興燁

發(fā)表日期:2020/12/30 瀏覽次數(shù):

在下面的例子中,我們將介紹如何使用Teledyne Lecroy MDA810電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀來(lái)采集QEI A相,B相和可選的Z索引信號(hào),并將其轉(zhuǎn)換為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的電機(jī)轉(zhuǎn)速和角度值。我們將分別展示使用模擬通道輸入和數(shù)字通道輸入的示例。

QEI模擬信號(hào)采集

圖1顯示了對(duì)QEI的A相,B相和Z索引信號(hào)長(zhǎng)達(dá)2s的采集(左側(cè))和以4000:1比例水平放大和垂直放大的波形(右側(cè))。我們以采樣率5 MS / s采集10MS的樣點(diǎn)。


1 QEI 2s的采集波形(左側(cè))和以4000:1放大其中的波形(右側(cè))

 

請(qǐng)注意,從放大的模擬信號(hào)上可以看到一些明顯的瞬態(tài)干擾。用模擬通道采集QEI信號(hào)是評(píng)估信號(hào)質(zhì)量的重要的第一步,可幫助描述如何正確設(shè)置后面的數(shù)字(MSO)采集。

速度和角度計(jì)算設(shè)置

圖2顯示了MDA電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀中計(jì)算機(jī)械速度、角度和轉(zhuǎn)矩的設(shè)置對(duì)話框。我們使用了速度和角度設(shè)置1,選擇方法為正交編碼器,并將A,B和Z輸入定義到相應(yīng)的采集通道。我們還輸入Pulse /Rotation值為2048,并啟用了角度追蹤觀察器(觀察器狀態(tài))。 MDA還可以使用偏移角來(lái)將測(cè)量到的QEI機(jī)械角度校正為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)角度,以調(diào)試依賴于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)角的控制系統(tǒng)的行為,例如矢量場(chǎng)定向控制(FOC)。

 2:速度和角度設(shè)置對(duì)話框

顯示計(jì)算出的速度、角度值和波形

圖3顯示了QEI信號(hào)的采集數(shù)據(jù),速度(橙色,右上角)波形和角度(品紅色,右下角)波形以及數(shù)值表(平均值)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。


顯示從QEI采集數(shù)據(jù)計(jì)算出的速度波形(黃色,右上)和角度波形(粉紅,右下),同時(shí)顯示了平均值(數(shù)值表)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

速度的平均值為1038 RPM; 角度的平均值為(預(yù)期)180°。我們?cè)凇八俣炔ㄐ巍敝锌吹浇嵌茸粉櫽^察器中使用的數(shù)字濾波器的啟動(dòng)時(shí)間(這是此類(lèi)型數(shù)字濾波器的正常行為)。角度追蹤觀察器過(guò)濾測(cè)量速度值的變化,就像電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)做的一樣。

圖4描繪了另一個(gè)例子,這次只使用QEI  A相和B相信號(hào)。沒(méi)有使用Z索引脈沖,這樣就無(wú)法計(jì)算角度,因此只顯示速度數(shù)值表,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)。

    僅采集QEI A相和B相信號(hào)計(jì)算速度(右邊)

使用數(shù)字輸入(MSO)采集QEI信號(hào)

最后,我們展示MDA電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀如何使用其數(shù)字邏輯(MSO)輸入通道來(lái)采集QEI A,B和Z信號(hào),用于速度和角度計(jì)算。使用數(shù)字輸入,可以節(jié)省模擬通道以用于其他用途,如交流市電或驅(qū)動(dòng)輸出(PWM)波形,直流總線電壓和電流測(cè)量,柵極驅(qū)動(dòng),傳感器或控制/反饋信號(hào)。

圖5顯示使用DATA0,DATA1和DATA2作為輸入(也顯示DATA3至DATA7,但未使用)采集QEI A,B和Z信號(hào)。如前所述,在速度和角度設(shè)置對(duì)話框中將數(shù)字輸入信號(hào)分配給A,B和Z。并顯示速度和角度波形,數(shù)字平均值表和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),角度追蹤觀察器的使用也與以前的模擬輸入類(lèi)似。


5 QEI A,B,Z信號(hào)的數(shù)字邏輯采集,用于計(jì)算速度和角度波形(右邊)和平均數(shù)值表及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

總結(jié)

Teledyne LeCroy電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀包含一組強(qiáng)大的算法,可以從復(fù)雜的QEI編碼數(shù)據(jù)中計(jì)算出速度和角度信息,并將信息顯示為直觀的波形,如同直接探測(cè)一樣。額外的角度追蹤觀察器濾波器,允許直接和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)行為作對(duì)比。計(jì)算的數(shù)據(jù)可以與扭矩信息(也由MDA計(jì)算)一起用于計(jì)算機(jī)械功率。所有計(jì)算出的速度和角度信息和波形與MDA獲取或計(jì)算的所有其他信號(hào)在時(shí)間上相互關(guān)聯(lián),以完全了解逆變器部分、控制系統(tǒng)和系統(tǒng)級(jí)的動(dòng)態(tài)行為。


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