雷賽交流伺服歷經(jīng)15年的不斷進步，產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性國內持續(xù)領先，成為市場上廣受好評的伺服品牌。隨著伺服應用的擴大，在不同應用場合中，客戶希望伺服驅動器能與不同的伺服電機匹配。而雷賽LD5系列伺服驅動器通用性就非常強大，不僅可支持雷賽品牌伺服電機，同時支持直流無刷、空心杯、其他品牌交流伺服電機等多種電機形式。

這些電機中若具備電子銘牌功能，在應用中就可以直接使用，不需要需要調整編碼器；如雷賽交流伺服電機具有電子銘牌功能，能自動識別電機型號，參數(shù)并對應匹配參數(shù)就能發(fā)揮伺服優(yōu)異性能。若不具備電子銘牌功能的電機，則需要調整編碼器和電角度。那么，這類伺服電機如何選擇及調整編碼器以適配高低壓交流伺服驅動呢？

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

一、編碼器原理

編碼器的種類有很多種，輸出的信號形式也有很多種，目前主要使用的為光電編碼器，輸出信號形式為脈沖方式，其原理如下圖1-1

圖1-1

光電碼盤安裝在電機軸上，其上有環(huán)形通、暗的刻線。通過LED發(fā)射光源，多組光耦器件矩陣排列提升信號穩(wěn)定性，并通過接受光源的強弱，內部進行比較輸出A、B兩路信號。A、B信號相差90度相位差。另外每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉。

為增加編碼器信號長線傳輸?shù)姆€(wěn)定性，A、B、Z信號輸出時經(jīng)差分輸出以增加信號穩(wěn)定性。

光電編碼器的霍爾信號U、V、W其產(chǎn)生原理與A、B信號基本一致。無刷或低壓伺服也有通過磁環(huán)及霍爾元件來產(chǎn)生霍爾信號。

二、伺服電機中霍爾應用原理

眾所周知伺服電機相比其他電機具有很高的效率，其主要原因是伺服電機采用了矢量控制的原理。簡單來說，伺服電機主要由旋轉的永磁體（轉子）和三組均勻分布的線圈（定子）組成，線圈包圍著定子被固定在外部。電流流經(jīng)線圈產(chǎn)生磁場，三組磁場相互疊加形成一個矢量磁場。通過分別控制三組線圈上的電流大小，我們可以使定子產(chǎn)生任意方向和大小的磁場。

同時，通過定子和轉子磁場之間的相互吸引和排斥，力矩便可自由地得到控制。對于轉子旋轉的任意角度，定子都存在著一個最優(yōu)化的磁場方向，能產(chǎn)生最大的力矩。很顯然如果定子產(chǎn)生的磁場方向正交于轉子的磁場方向，這個位置就是產(chǎn)生最大力矩的位置。

固定線圈的空間電流矢量具有一個固定的磁場方向，這完全由通過線圈的磁通大小和流經(jīng)線圈的電流相互作用決定的。這樣我們就可以用空間電流矢量來表征定子的磁場，這個空間電流矢量也就是三組線圈所產(chǎn)生的電流矢量的空間疊加。這個就是伺服矢量控制的基本原理。

1、 交流伺服電機的霍爾信號應用原理

2、交流伺服驅動起得到運轉指令后，先根據(jù)電機霍爾U、V、W反饋的信號判斷轉子初步位置， 給出初始電流使定子形成一個與在該區(qū)間轉子磁場垂直的磁場以驅動轉子運轉，當轉子帶動編碼器運轉使之輸出第一個霍爾上升下降沿（U、V、W中任一個發(fā)生高低電平變化）時，驅動器立即根據(jù)該轉子位置變換電流使定子形成與轉子磁場垂直的磁場，此后便根據(jù)A、B信號判斷轉子的位置輸出電流，確保定子的磁場始終與轉子磁場垂直。為減少A、B信號的累計誤差，每次遇到Z信號時便對A、B信號進行校正，以減少誤差累計。

2、 運行演示（為方便理解，用一對極電機作圖）

第一：判斷轉子位置

如圖1-2，編碼器讀數(shù)頭獲得的霍爾U、V、W信號將轉子位置劃分為6個區(qū)域，霍爾信號如下表

如圖1-3所示，轉子位于0-60°位置，則定子給出一與30°位置垂直的磁場使之旋轉，如下圖：

此磁場方向初始一直保持不變，直至遇到第一個霍爾上升下降沿，便進行改變，如圖1-4：

從此以后便根據(jù)A、B信號判斷轉子位置，使定子磁場一直保持與轉子磁場垂直。

三、調試步驟

1、 定義電機繞組U、V、W

電機繞組U、V、W反電動勢需滿足U超前V超前W。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1-5：

圖1-5

則可定義黃色波形所對應繞組為U，藍色波形所對應繞組為V，紅色波形所對應繞組為W。

2、檢測編碼器定義旋轉正方向是否與電機旋轉正方向一致。

這一項很多朋友都很容易忽略，總是直接按編碼器的定義直接安裝驅動器的信號要求來直接接線，經(jīng)常導致有的信號編碼器可以，換一種編碼器又不行。產(chǎn)生這個問題的原因主要是驅動器與編碼器不是同一家廠家生產(chǎn)的，所以其定義的旋轉正方向不一致，就目前我所調試的編碼器來看，安華高、多摩川定義的旋轉方向與雷賽伺服定義一致，而內密控、丹納赫定義的旋轉方向相反。

所以對一個新的編碼器，一、通過資料判斷其定義的旋轉方向，二、通過測試來確定其旋轉方向，其方法如下：

1、按雷賽定義的旋轉方向（逆時針）運轉電機帶動編碼器運轉，測試其定義的A、B信號波形，如圖

1-6：

圖1-6

如測試發(fā)現(xiàn)為B信號超前A信號90°，則需將A信號定義為B信號，B信號定義為A信號。如果不將A、B信號重新定義，則編碼器反饋的行程與所運轉的行程相反，導致伺服電機“飛車”的產(chǎn)生。

2、按雷賽定義的旋轉方向（逆時針）運轉電機帶動編碼器運轉，測試其定義的霍爾U、V、W信號波形，

現(xiàn)霍爾U、V、W信號為霍爾U超前霍爾V超前霍爾W，則為符合雷賽伺服定義標準。如發(fā)現(xiàn)霍爾U超前霍爾W超前霍爾V，則需將霍爾W定義為霍爾V，霍爾V定義為W，如不進行重新定義，則根據(jù)上文中闡述的霍爾信號應用原理，則會發(fā)生驅動器對轉子位置出現(xiàn)判斷錯誤的情況。

3、霍爾信號與反電動勢相位關系

如圖1-7與1-8對相位關系

圖1-7與圖1-8

零相序為：霍爾U對UV線間反電動勢（探頭正接U、負接V）, 霍爾V對VW線間反電動勢（探頭正接V、負接W），霍爾W對WU線間反電動勢（探頭正接W、負接U）,相位關系為霍爾信號的上升沿過零點對反電動勢上升沿的過零點。

146相序為：霍爾U對U相反電動勢（探頭正接U、負接零線）, 霍爾V對V相反電動勢（探頭正接V、負接零線），霍爾W對W相反電動勢（探頭正接W、負接零線）,相位關系為霍爾信號的上升沿過零點對反電動勢上升沿的過零點。

通過以上的調整，大家就可以利用雷賽高可靠性的伺服驅動器匹配各類型伺服電機以滿足各類應用要求了。