永磁同步直线电机初级和次级相对初始位置的检测原理及实现

永磁同步直线电机初级和次级相对初始位置的检测原理及实现永磁同步直线电机初级和次级相对初始位置的检测原理及实现

Study on the initial position detection of permanent magnet synchronous linear motor

摘要：研究永磁同步直线电机初级和次级相对初始位置的检测原理及实现方法。通过直线电机坐标系的变换探讨直线电机的磁

场分布，以及直线电机的电角度与位移的关系。推导d轴的电角度计算公式。提出一种使用绝对式光栅尺和FPGA器件来检测

初始位置的方法，实现直线电机在任意位置的启动。

关键词：直线电机；初始位置检测；绝对式光栅尺；现场可编程门阵列

Abstract: Study on the relative initial position detection principle and application between the primary section and second

section of the linear motor. The linear motor 3/2 coordinate transformation is used for discussing the relation of electrical

主要集中在电机设计，抑制电机端部效应，电机伺服控制方法等，已经取得一定的成果，甚至已经小批量生产[1]。但是对直

线电机的初级与次级的相对初始位置检测研究很少。对于伺服控制系统，初始位置的检测是直线电机正常工作的关键之一。由

于直线电机一般采用id＝0的控制策略[2]，即控制初级电枢电流的综合矢量在dq 坐标系中的d 轴分量为0。如果直线电机第一

次上电不知道初级的准确位置，就无法实现id＝0的控制策略，系统将无法正确完成直线电机控制电机控制的一系列算法，导致直线电

机运动混乱，甚至无法启动[3]。

在直线电机控制电机控制伺服系统中，初级与次级的相对初始位置可用d轴电角度表示。本文从坐标系上研究d轴电角度，再使用绝对

式光栅尺测量直线电机的绝对位置，FPGA处理绝对位置信号，在此基础之上提出了一种有效的直线电机初始位置检测方法。

2 直线电机坐标系变换

图1 直线电机坐标系变换与直线电机绕组