一个让人抓狂的现场
去年冬天,有个做直驱云台的朋友找我帮忙。他们的新项目用了一台二十对极的外转子无刷电机,配合磁编码器做位置闭环。样机在实验室跑得好好的,一到现场就出问题:电机低速转动时,电流波形上叠加了一层高频毛刺,示波器上看,毛刺的周期正好是电周期的一半。他们换了三款不同的驱动器,改了电流环带宽,甚至把编码器拆下来重新校准,问题依旧。
最诡异的是,把电机拆下来空载用手转,波形干干净净。一旦装上负载,毛刺就冒出来。他们一度怀疑是机械共振,花了两个星期做结构加固,毫无改善。
后来我让他们把编码器的原始角度数据和电流采样数据同时抓出来,用软件做一下角度差分。结果发现:角度差分出来的速度信号里,每转一圈有四十个尖峰,正好是极对数的两倍。也就是说,问题不在电流环,也不在机械,而是角度反馈本身被污染了。
这个坑,就是典型的电角度倍频干扰。多极对数电机里,极对数越高,这个问题越隐蔽,也越容易被误判。
电角度倍频干扰到底是什么
先把这个概念说清楚。多极对数电机中,机械角度和电角度的关系是:
电角度 = 机械角度 × 极对数假设极对数是 20,机械转一圈,电角度转 20 圈。编码器输出的机械角度经过换算得到电角度,用于磁场定向控制。如果编码器信号或者角度换算环节中,