0摘要

本文主要介绍了伺服电机三相绕组与伺服驱动器实现盲接的方法，首先利用编码器识别绕组线当前接法，然后基于已获知的接法调整PWM波输出，实现在即使人工接错线的情况下，电机也能正常运行，以减少因绕组接线错误导致的机械安全事故。

1引言

伺服电机与伺服驱动器是一个有机的整体，通过绕组线、编码器线及抱闸线等实现信息的传递，伺服电机的运动性能是电机和驱动器两者配合所反映的综合效果。在实际使用过程中，往往存在接线较多、密集难辨或操作失误等情形，导致人工接错绕组线，有时，绕组线接错，电机不会运行，直接报警，但也有的时候，绕组线接错可能造成飞车，导致严重的机械安全事故、甚至生命安全。

针对这个问题，主要有两种解决办法，一种是通过结构上的非对称设计防止反接，一种是不做任何硬件或结构上的变动，在软件算法上通过识别并调整PWM输出，在任何绕组接线情况下都能实现电机的正常运行，本文主要对此种绕组线盲接法做详细介绍。

2正文

伺服系统上电后，驱动器内部先给其中的两相供直流，利用编码器读出偏转位置以判断电机UVW三相和驱动器abc口输出的具体接法，判断完成后，给电机正常供电，并根据得到的具体接法，将DSP输出的三相PWM波输出给对应的MOS管以控制其开关。以实现，在三相绕组任何接线情况下，通过调整PWM波控制MOS管的顺序来达到电机正常运行的目的。

第一步：利用编码器识别绕组线的具体接法

主要是借助电机单相或双向绕组线通直流电时，电机会偏差一定角度，通过编码器识别这一角度大小（绝对位置），便可识别出驱动器abc与电机UVW三相的具体接法。由于需要准确获知通电话电机的绝对位置，因此，对于绝对值编码器，一次通电即可识别；对于增量式编码器需要两次通电后方可确定其绝对位置。目前市面上绝大部分已采用绝对值编码器，本文以绝对值编码器为例进行介绍：

当驱动器与电机绕组线接好，上电时，a相输入1A电流，b相输入2A，则不同接法的编码器显示的绝对位置如下：以红线为零点，则正常接线时（a接U；b接V；c接W）,则偏转位置如图绿线所示，通过编码器识别这一角度，从而判断出a接U；b接V；c接W。

以红线为零点，a,b反接（a接V；b接U；c接W）,则偏转位置如图绿线所示，通过编码器识别这一角度，从而判断出a接V；b接U；c接W。

对于三相而言，总共有六种接法。电机按照a相输入1A电流，b相输入2A，则会产生6个不同位置，通过识别编码器的位置从而可以判断出具体是哪一种接法。

第一步完成后，下一步给电机正常供电。

第二步：根据上一步编码器识别出的具体接法来调整PWM波输出

按照正常的电机控制，如下图，DSP输出的三对PWM信号控制固定的三对上下桥臂MOS管的开关。比如PWM1控制Ua对应上下桥臂，PWM2控制Ub对应上下桥臂，PWM3控制Uc对应上下桥臂。

三相电机绕组接错线时，导致伺服控制紊乱，严重时产生飞车，引起机械安全事故。因此，在第一步通过编码器识别出具体接法的情况下，有必要调整对PWM信号输出的顺序。比如，当a，b接反时（a接V；b接U；c接W），通过算法调整三对PWM信号，将PWM1输出给Ub对应桥臂，将PWM2输出给Ua对应桥臂，即调换两对信号输出目标管。如下：

根据上图的原理进行仿真建模，输入指令信号500rpm时，对应的三相电流曲线以及速度曲线仿真结果如下：

绕组线接反时三相电流曲线仿真结果

绕组线接反时指令速度及反馈速度曲线仿真结果

从上图的仿真结果可以看出，不论伺服电机和驱动器的三相绕组如何接法，都可以实现电机的正常运行，因此，在不改变原有结构或硬件的基础上，通过软件算法可实现在即使人工接错线的情况下，电机也能正常运行，以减少因绕组接线错误导致的机械安全事故。

结束

本文针对在实际应用中伺服电机绕组线和驱动器之间的连接，有可能存在接错线的问题进行深入研究，先通过编码器识别具体接法，然后调整PWM输出信号，即可避免因接错线导致的安全事故，并通过simulink仿真验证了此实验成果。此外，市面上还存在各种不同的电机，有两相四线、三相四线以及三线六线等不同的接法，也有可能存在接错线的问题，本文提出的方法可适用于其他类的电机。

本文得到《基于矢量控制的交流伺服系统关键技术研发》项目的支持，项目编号为JSGG20170823162905889，再此表示感谢！