电角度偏移量自动校正方法与流程

本发明属于电机控制技术领域，具体位一种电角度偏移量自动校正方法。

背景技术：

对三相无刷电机进行空间矢量脉宽调制(svpwm)控制时，与电机配套的控制器(电机驱动器)需要准确获知电机转子的位置信息，即电角度(e_theta)，才能控制电机正常转动。电机转子位置传感器可提供电角度原始信息，由于位置传感器安装时通常未经零位标定，该原始信息不能直接用来控制电机，所以需要确定(校正)电机转子的实际电角度跟电机转子位置传感器所提供的原始电角度之间的差值，即电角度偏移量，从而得到实际电角度用来控制电机。现有电机控制技术中，电角度偏移量校正方法为：断开电机三相线u、v、w与驱动器的连接，使用另外一台直流电源，将电机u相线接直流电源正极，v、w相线接直流电源负极，打开直流电源，向电机注入不超过电机额定之电流，电机转子会停在0电角度位置，在驱动器读取电机转子位置传感器的数值，把该数值取负就是电角度偏移量，保存在驱动器中。该方法费时费力，校正成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电角度偏移量自动校正方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电角度偏移量自动校正方法，具体为：

设定d轴目标电流id_ref和q轴目标电流iq_ref，并设定电角度e_theta为0；

将采集到的电机三相电流ia、ib、ic经过clarke变换和park变换为d轴反馈电流id_fb和q轴反馈电流iq_fb；

d轴的目标电流id_ref与反馈电流id_fb经过d轴电流的比例积分pi调节器，q轴的目标电流iq_ref与反馈电流iq_fb经过q轴电流的比例积分pi调节器，分别得到d轴电压ud和q轴电压uq，d轴电压ud和q轴电压uq经过park逆变换和clarke逆变换后，得到三相电压ua、ub、uc施加在电机上；

当电机停止运转时，将电机转子位置传感器的数值取负后作为电角度偏移量。

优选地，d轴目标电流id_ref大于0且不大于电机额定电流。

优选地，q轴目标电流iq_ref设置为0。

优选地，由电机驱动器完成：

将采集到的电机三相电流ia、ib、ic经过clarke变换和park变换为d轴反馈电流id_fb和q轴反馈电流iq_fb；

d轴的目标电流id_ref与反馈电流id_fb经过d轴电流的比例积分pi调节，q轴的目标电流iq_ref与反馈电流iq_fb经过q轴电流的比例积分pi调节，分别得到d轴电压ud和q轴电压uq，d轴电压ud和q轴电压uq经过park逆变换和clarke逆变换后，得到三相电压ua、ub、uc施加在电机上。

优选地，获得的电角度偏移量保存在驱动器的eeprom中。

本发明与现有技术相比，其优点为：本发明无需增加电机驱动器本身硬件资源和除驱动器外的设备，在驱动器中融合进本发明的方法后，向驱动器输入开始校正命令$fg，即可方便、可靠、自动进行电角度偏移量校正，并把校正结果保存于驱动器中，校正效果能够满足实际使用需要。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是实施例的流程图。

具体实施方式

利用svpwm技术控制电机时，电机转子上建立一个两相旋转坐标系d-q，该坐标系d-q与转子同步转动，d轴即为转子磁场的方向，q轴即为垂直于转子磁场的方向。同时控制d轴电流和q轴电流，电机进行运转。

一种电角度偏移量自动校正方法，具体为：

设定d轴目标电流id_ref和q轴目标电流iq_ref，并设定电角度e_theta为0，电机驱动器将实际采集到的电机三相电流ia、ib、ic经过clarke变换和park变换为d轴反馈电流id_fb和q轴反馈电流iq_fb，d轴的目标电流id_ref与反馈电流id_fb经过d轴电流的比例积分pi调节器，q轴的目标电流iq_ref与反馈电流iq_fb经过q轴电流的比例积分pi调节器，分别得到d轴电压ud和q轴电压uq，d轴电压ud和q轴电压uq经过park逆变换和clarke逆变换后，得到三相电压ua、ub、uc实际施加在电机上，电机进行运转，将电机停止运转时，电机转子位置传感器的数值取负后作为电角度偏移量。上述过程可看成是两个电流控制环(d轴电流控制环和q轴电流控制环)。以上四种变换中，park变换和park逆变换都会使用到电角度e_theta。校正结束后，断电后重新加电，读取电角度偏移量的数值，将其加入电角度运算，控制电机正常运转。

进一步的实施例中，d轴目标电流id_ref大于0且不大于电机额定电流，数值越大，偏移量校正得越准确。

本发明的原理为：

电角度e_theta＝位置传感器原始电角度rdc+电角度偏移量com_offset，为了得到电角度偏移量com_offset，假定方程左边的e_theta等于0，则com_offset＝-rdc。如果能设法使电机转子转动到e_theta等于0的位置，则电角度偏移量com_offset就可得到了。因此，开始进行电角度偏移量校正时，本发明把电机驱动器控制算法中的电角度e_theta设定为0，d轴目标电流id_ref设定为适当大小，q轴目标电流iq_ref设定为0，电机转子在上述两个电流控制环的控制下，将最终转动到电角度为0的位置，这时电机转子位置传感器的数值取负后就是电角度偏移量。电流需维持适当时间，以保证转子转动到位。

实施例

本发明融合到与电机配套的电机驱动器中具体实施。

电机驱动器具有调试串口，其作用是连接pc个人电脑与电机驱动器，可向驱动器发送各种命令和向pc个人电脑显示各种信息。向驱动器输入开始校正命令$fg，开始校正电角度偏移量，校正过程中向pc个人电脑显示偏移量。

电机驱动器一般具有三种控制模式，位置环模式、速度环模式、电流环模式，本发明用到电流环模式。

偏移量校正过程中，向电机注入设定时长的电流以使电机转子稳稳地停在0电角度位置，故需一个定时器。另外，为清晰，把校正过程细化为处于等待校正状态(状态0)和处于校正进行中状态(状态1)，这两个状态及前面那个定时器一起作为一个状态机器(statemachine，状态机)，称为校正状态机，在1ms周期中断服务例程中运行。

如图1所示，一种电角度偏移量自动校正方法，具体步骤如下：

步骤1：向驱动器输入开始校正命令$fg，命令后面附带d轴目标电流id_ref，以开始校正电角度偏移量。id_ref需大于0，数值所代表的电流大小以不大于电机额定电流为宜，数值越大，偏移量校正得越准确；将电角度e_theta被设定为0，d轴目标电流被设定为id_ref，q轴目标电流iq_ref被设定为0；

步骤2：在频率为1khz，周期为1ms的周期性中断服务例程中运行校正状态机，在该状态机中管理一个定时器(倒计时)。状态机的初始状态为0；

步骤3：保存电机驱动器当前的控制模式，即位置环模式、速度环模式、电流环模式之一，将控制模式设置为电流环模式，接着设置定时器时间为2秒(按实际需要，可为比如0.2秒到5秒)，最后给驱动器加使能(以开始对电机施加电流)，电机转子将开始向0电角度转动。状态机的状态转为1；

步骤4：当电机转子停止转动，读取转子位置传感器的数值，对其取负值就是电角度偏移量com_offset。当步骤3中的2秒定时器计时完成，断开驱动器使能(以停止对电机施加电流)，恢复在步骤3中保存的驱动器控制模式。状态机的状态转为0；并将电角度偏移量com_offset保存至驱动器的参数存储区(eeprom)，并通过驱动器调试串口显示当前的电角度偏移量com_offset的数值；

校正结束后，驱动器断电后重新加电，驱动器从eeprom中读取电角度偏移量的数值，将其加入电角度运算，控制电机正常运转。