引言：隨著生產(chǎn)速度和精度的提高，越來(lái)越多的設(shè)備需要使用伺服驅(qū)動(dòng)。丹佛斯公司針對(duì)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用開發(fā)了高性能的FC302系列伺服驅(qū)動(dòng)器，適用于各種伺服永磁同步電機(jī)。伺服永磁同步電機(jī)有各種位置反饋裝置，常見的有旋轉(zhuǎn)變壓器，EnDat**位置編碼器，SSI**位置編碼器等。Hiperface編碼器也是一種常見的高精度編碼器，但是國(guó)內(nèi)目前使用較少，因此需要對(duì)其具體應(yīng)用方法作詳細(xì)介紹。
一、HIPERFACE編碼器工作原理
HIPERFACE編碼器是一種串行**位置和正余弦模擬量信號(hào)混合編碼器，內(nèi)部原理框圖見圖1。
編碼器有每轉(zhuǎn)2n周期的正、余弦模擬量信號(hào)輸出，又有RS485通訊**位置數(shù)字量信號(hào)輸出。正、余弦模擬量信號(hào)送入編碼器選件卡以后，又被分為兩路。一路經(jīng)比較器整形以后變成A、B相增量脈沖信號(hào)，送入計(jì)數(shù)器，如同普通的增量編碼器；另一路放大后送入A/D轉(zhuǎn)換器，作**位置解碼用，如同普通的旋轉(zhuǎn)變壓器。RS485串行通信接口默認(rèn)通信速率為9600Bd。
HIPERFACE編碼器同時(shí)解決了轉(zhuǎn)速、永磁同步電機(jī)換向位置檢測(cè)和高精度角度位置的檢測(cè)的問(wèn)題。上電初始，驅(qū)動(dòng)器先通過(guò)RS485串行接口讀出當(dāng)前的**角度位置；然后根據(jù)增量脈沖信號(hào)獲取當(dāng)前位置；高精度的正、余弦模擬量信號(hào)能提供極高精度的位置信息；而與此同時(shí)，信號(hào)頻率即使在很高的轉(zhuǎn)速下依然保持在相對(duì)較低的水平，因而能傳輸較遠(yuǎn)的距離。
二、接線：
丹佛斯編碼器選件卡MCB102支持長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)增量形編碼器、EnDat**位置編碼器、SSI**位置編碼器和HIPERFACE接口編碼器。當(dāng)接HIPERFACE接口編碼器時(shí)，接線圖如圖2所示。
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端子號(hào) | 名稱 | 線顏色 |
2 | 電源（7-12V） | 紅 |
4 | 電源地 | 藍(lán) |
5 | +COS | 粉紅 |
6 | COS參考地 | 黑 |
7 | +SIN | 白 |
8 | SIN參考地 | 棕 |
9 | RS485+ | 灰 |
10 | RS485- | 綠 |
三、驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置：
以下以FC302驅(qū)動(dòng)施耐德伺服永磁同步電機(jī)BSH1002M11F2A（SKS360 HIPERFACE編碼器反饋）為例，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置辦法。FC302驅(qū)動(dòng)器加裝了MCB102編碼器反饋選件卡和MCO305運(yùn)動(dòng)控制選件卡。
1. 控制方式和電機(jī)選擇：
參數(shù)號(hào) | 參數(shù)名稱 | 設(shè)定值 |
1-00 | 控制方式 | [1] 閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制 或 [2] 轉(zhuǎn)矩控制（帶轉(zhuǎn)速反饋） |
1-01 | 電機(jī)控制原理 | [3] 磁通矢量帶反饋 |
1-02 | 電機(jī)磁通矢量控制反饋源 | [2] MCB102 |
1-10 | 電動(dòng)機(jī)選擇 | [1] 隱極永磁同步電機(jī) |
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2. 永磁同步電機(jī)的電???參數(shù)：
永磁同步電機(jī)參數(shù)除了電機(jī)額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩、電機(jī)極數(shù)、定子電阻之外，還有自己的特有參數(shù)：1000rpm時(shí)感應(yīng)電勢(shì)和d軸電感。
查閱電機(jī)說(shuō)明書，得到電機(jī)參數(shù)表1：
380V驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部直流電壓約530V，考慮20%欲量，應(yīng)選擇400Vdc選此組電機(jī)額定參數(shù)，因此得到電機(jī)額定電流2.30A、額定轉(zhuǎn)速2000rpm、額定轉(zhuǎn)矩5.20Nm和電機(jī)極數(shù)8極。
電機(jī)參數(shù)表2：
查電機(jī)參數(shù)表2得到電機(jī)1000rpm時(shí)感應(yīng)電勢(shì)146V；R20U-V為8.6Ω，換算為丹佛斯的“定子電阻”，需要除2；LdU-V為43.20mH，換算為丹佛斯的d軸電感需要除
。
變頻器內(nèi)電機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：
參數(shù)號(hào) | 參數(shù)名稱 | 設(shè)定值 |
1-24 | 電機(jī)額定電流 | 2.30 A |
1-25 | 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 | 2000 rpm |
1-26 | 電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 | 5.20 Nm |
1-30 | 定子電阻 | 4.3 Ω |
1-37 | d軸電感 | 24.94 mH |
1-39 | 電機(jī)極數(shù) | 8 極 |
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3. 編碼器參數(shù)：
查閱編碼器說(shuō)明書，得到編碼器參數(shù)表：
參數(shù)號(hào) | 參數(shù)名稱 | 設(shè)定值 |
17-10 | 增量信號(hào)類型 | [2] 正弦1Vpp |
17-11 | 增量脈沖分辨率 | 128 ppr |
17-20 | **協(xié)議選擇 | [1] HIPERFACE |
17-21 | **編碼器分辨率 | 4096 ppr |
17-34 | HIPERFACE波特率 | [4] 9600 |
四、轉(zhuǎn)子磁極位置偏差校準(zhǔn)辦法：
永磁同步電機(jī)的矢量控制需要知道電機(jī)轉(zhuǎn)子的確切角度位置，由于廠家安裝的原因，**編碼器反饋的位置與電機(jī)轉(zhuǎn)子的零位存在相位差，所以需要通過(guò)調(diào)試測(cè)得此相位差。丹佛斯FC302驅(qū)動(dòng)器測(cè)試此相位差的具體調(diào)試步驟如下
五、位置控制方法：
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制卡MCO305具有多種運(yùn)動(dòng)控制功能，可以實(shí)現(xiàn)**或相對(duì)位置定位，角度或速度同步控制，電子凸輪控制等功能。MCO305本體有兩個(gè)編碼器輸入接口，支持增量或SSI多圈**位置編碼器。其中一個(gè)接主機(jī)編碼器信號(hào)，另一個(gè)接本機(jī)編碼器信號(hào)。當(dāng)本機(jī)編碼器信號(hào)來(lái)自選件卡MCB102時(shí)，需要設(shè)置以下參數(shù)：
參數(shù)號(hào) | 參數(shù)名稱 | 設(shè)定值 |
32-50 | 從機(jī)反饋來(lái)源 | [3] 電機(jī)控制反饋來(lái)源（MCB102） |
32-01 | 編碼器分辨率 | 1024 ppr 現(xiàn)在電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，當(dāng)前位置就會(huì)增加4096 |
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六、運(yùn)行效果：
電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)電流只有約0.06A，定位響應(yīng)很快，完全滿足用戶的要求。
參考文獻(xiàn)
[1]FC300 Design Guide. MG33BC02. Danfoss
[2]MCO305 Design Guide. MG33L502. Danfoss
[3]BSH Servo Motor manual. V2.00. 2010.06. Schneider Electric
[4]SKS36 SKM36 Data Sheet. 2010.10. SICKSTEGMANN
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