foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法
专利汇可以提供foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了foc驱动的无刷 电机 带磁 编码器 的电 角 度与机械角度的校准方法，包括以下步骤：零点电角度对准，系统上电，对电机的a，b，c的三个 电极 施加 电压 ，我们可以根据旋转电压矢量，找到电角度的零点的扇区 位置 为I扇区，这个时候对应的a，b，c三相的电压代码是100。本发明有益效果是：通过内置一套校准测试方法，自动测量带有磁编码器的无刷电机的电角度和机械角度之间偏差，修正磁编码器的输出为真实的电气角度，（从而使运行 磁场 定向FOC的 算法 的模 块 拿到正确的电角度，进行无刷电机的FOC控制），免去带有磁编码器的无刷电机进行手动校准，调整径向磁 钢 与电机 定子 的位置，提高生产速度和降低装配误差对电机性能的影响。，下面是foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法专利的具体信息内容。
1.foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、零点电角度对准，系统上电，对电机的a，b，c的三个电极施加电压，我们可以根据旋转电压矢量，找到电角度的零点的扇区位置为I扇区，这个时候对应的a，b，c三相的电压代码是100，给定这个电压就可以使转子运动到I扇区位置并保持，此时我们可以确定下来的是电角度的零点的位置Eangle1=0°，这个时候我们通过磁编码器也可以得到一个角度，但是这个角度是机械角度Mangle1；
S2、换向，给a，b，c加电压（电压代码110），这个时候的得到第二个机械角度Mangle2和电角度Eangle2=60°,此时，计算机械角度的增量:deltaMangle=Mangle2-Mangle1；
S3、剔除掉错误的数据，可以根据每次的deltaMangle做数据合法性判断：首先推导出deltaMangle合法性的取值范围，单磁极对无刷电机的机械角度与电角度的关系，单磁极对的机械角度和电角度是一一对应的，在校准两者偏差之后，机械角度等于电角度，Efull=Mfull，那么我们可以归纳得出多磁极对的情况，电角度Efull所对应的机械角度为：Efull=Mfull/P，此处的P为磁极对数（这里取P=7），Mfull为360°即一个完整的圆周，所以可以得到下面的关于矢量扇区行程角度travelAngle公式:travelAngle=Mfull/P/S，Mfull为电机旋转一圈的度数360°，我们选取的是7个磁极对的无刷电机，设每个周期（范围是0-360°）的电角度为Efull，电机旋转（范围0-360°）的机械角度为Mfull，它们的关系如下：Efull=Mfull/
7=51.42857°，上式表明的是:一个完整的电周期对应的机械角度是51.42857°，同时可以知道，一个Efull由6个非零矢量扇区组成，通过这两个条件，就可以计算得到每个矢量扇区对应的机械角度eSectorAngle=51.42857°/6=8.571428°，进而一个矢量扇区移动到相邻的扇区，需要走过的机械角度travelAngle=8.571428°，（但是由于电机制造过程中的定子的加工误差，磁钢的安装误差，转子的加工误差，等等因素，会导致这个travelAngle存在几度误差）因此，我们可以得到这个travelAngle取值范围（7.5°-10.2°），在这个范围10.2>deltaMangle>7.5°之中的，就说明这次的数据是可以进行计算的,否则要丢弃这一次的数据；
S4、计算机械角度与电角度的转换方法，机械角度Mangle取值范围为（0°-359°）：表征的物理量是转子所在机械位置的角度，Eangle为电角度，表示的是三个绕组电压所形成的空间矢量的位置中的θ，我们需要对这个机械位置角度，进行变换，使机械位置角度变化周期跟随电周期（六个非零矢量扇区）变化，则有电角度Eangle与机械角度的转换公式:
Eangle=Mangle mod (Mfull/P)，P=7，这个公式可以使机械角度跟随电角度的周期变化；
S5、计算偏移，由于Eangle可能会与真实电角度有固定的偏差，机械角度（Mangle）与电角度之间（Eangle）的偏移(EangleOffset)的关系：EangleOffset=Mangle*P-60°*k；
S6、求平均值，重复操作步骤S2-步骤S5，我们最多可以得到(P*6-1，P=7)41个EangleOffset，选取一定数目的值进行相加后取平均值，就得到了一个准确的EangleOffset；
S7、相位调整，真实的电角度偏移量为：MachineEangleOffset=180°-EangleOffset。
2.根据权利要求1所述的foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，所述步骤S1中实际就是a处给高电压（电源电压VCC），b处给低电压（电源的GND），c处给低电压（电源的GND）。
3.根据权利要求1所述的foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，所述步骤S2中实际就是a处给高电压（电源电压VCC），b处给高电压（电源的VCC），c处给低电压（电源的GND）让转子运动（60°的电角度）进入到第二个扇区（II扇区）的位置。
4.根据权利要求1所述的foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，所述步骤S3中P为电机磁极对数，S为非零矢量扇区数为6。
5.根据权利要求1所述的foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，所述步骤S5中的P为电机的磁极对数，我们选用的是7个磁极对的无刷电机，所以，P=7，K为当前所处在的扇区编号。
6.根据权利要求1所述的foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，所述步骤S6中为提高校测速度，我们可以取10个左右的值进行相加后取平均值。
7.根据权利要求1所述的foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法，其特征在于，所述步骤S7中真实的电角度偏移量在FOC的机械角度转化为电角度作为一个补偿值加入到电角度中。
foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准
方法
技术领域
背景技术
发明内容
S1、零点电角度对准，系统上电，对电机的a，b，c的三个电极施加电压，我们可以根据旋转电压矢量，找到电角度的零点的扇区位置为I扇区，这个时候对应的a，b，c三相的电压代码是100，给定这个电压就可以使转子运动到I扇区位置并保持，此时我们可以确定下来的是电角度的零点的位置Eangle1=0°，这个时候我们通过磁编码器也可以得到一个角度，但是这个角度是机械角度Mangle1；
S2、换向，给a，b，c加电压（电压代码110），这个时候的得到第二个机械角度Mangle2和电角度Eangle2=60°。此时，计算机械角度的增量:deltaMangle=Mangle2-Mangle1；
S3、剔除掉错误的数据，可以根据每次的deltaMangle做数据合法性判断：首先推导出deltaMangle合法性的取值范围，单磁极对无刷电机的机械角度与电角度的关系，单磁极对的机械角度和电角度是一一对应的，在校准两者偏差之后，机械角度等于电角度，Efull=Mfull，那么我们可以归纳得出多磁极对的情况，电角度Efull所对应的机械角度为：Efull=Mfull/P，此处的P为磁极对数（这里取P=7），Mfull为360°即一个完整的圆周，所以可以得到下面的关于矢量扇区行程角度travelAngle公式:travelAngle=Mfull/P/S，Mfull为电机旋转一圈的度数360°，我们选取的是7个磁极对的无刷电机，设每个周期（范围是0-360°）的电角度为Efull，电机旋转（范围0-360°）的机械角度为Mfull，它们的关系如下：Efull=Mfull/
7=51.42857°，上式表明的是:一个完整的电周期对应的机械角度是51.42857°，同时可以知道，一个Efull由6个非零矢量扇区组成，通过这两个条件，就可以计算得到每个矢量扇区对应的机械角度eSectorAngle=51.42857°/6=8.571428°，进而一个矢量扇区移动到相邻的扇区，需要走过的机械角度travelAngle=8.571428°，（但是由于电机制造过程中的定子的加工误差，磁钢的安装误差，转子的加工误差，等等因素，会导致这个travelAngle存在几度误差）因此，我们可以得到这个travelAngle取值范围（7.5°-10.2°），在这个范围10.2>deltaMangle>7.5°之中的，就说明这次的数据是可以进行计算的。否则要丢弃这一次的数据；
S4、计算机械角度与电角度的转换方法，机械角度Mangle取值范围为（0°-359°）：表征的物理量是转子所在机械位置的角度，Eangle为电角度，表示的是三个绕组电压所形成的空间矢量的位置中的θ，我们需要对这个机械位置角度，进行变换，使机械位置角度变化周期跟随电周期（六个非零矢量扇区）变化，则有电角度Eangle与机械角度的转换公式:
Eangle=Mangle mod (Mfull/P)，P=7，这个公式可以使机械角度跟随电角度的周期变化；
S5、计算偏移，由于Eangle可能会与真实电角度有固定的偏差，机械角度（Mangle）与电角度之间（Eangle）的偏移(EangleOffset)的关系：EangleOffset=Mangle*P-60°*k；
S6、求平均值，重复操作步骤S2-步骤S5，我们最多可以得到(P*6-1，P=7)41个EangleOffset，选取一定数目的值进行相加后取平均值，就得到了一个准确的EangleOffset；
S7、相位调整，真实的电角度偏移量为：MachineEangleOffset=180°-EangleOffset。
图3为本发明foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法的电角度与机械角度示意图之二；
图4为本发明foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法的对无刷电机的三绕组(a，b，c)施加不同电压的电压空间矢量图；
图5为本发明foc驱动的无刷电机带磁编码器的电角度与机械角度的校准方法的无刷电机驱动电路等效原理图。
具体实施方式
S1、零点电角度对准，系统上电，对电机的a，b，c的三个电极施加电压，我们可以根据旋转电压矢量，找到电角度的零点的扇区位置为I扇区，这个时候对应的a，b，c三相的电压代码是100，给定这个电压就可以使转子运动到I扇区位置并保持，此时我们可以确定下来的是电角度的零点的位置Eangle1=0°，这个时候我们通过磁编码器也可以得到一个角度，但是这个角度是机械角度Mangle1，此时，这两个角度之间还没有办法建立起联系，还不能计算电角度与机械角度的偏差。但是这一步是非常关键，叫做零点电角度对准；
S2、换向，给a，b，c加电压（电压代码110），这个时候的得到第二个机械角度Mangle2和电角度Eangle2=60°。此时，计算机械角度的增量:deltaMangle=Mangle2-Mangle1，现在的已经有计算电角度偏差的数据基础了，可以按照下面的步骤计算这个电角度偏差了；
S3、剔除掉错误的数据，可以根据每次的deltaMangle做数据合法性判断：首先推导出deltaMangle合法性的取值范围，单磁极对无刷电机的机械角度与电角度的关系，单磁极对的机械角度和电角度是一一对应的，在校准两者偏差之后，机械角度等于电角度，Efull=Mfull，那么我们可以归纳得出多磁极对的情况，电角度Efull所对应的机械角度为：Efull=Mfull/P，此处的P为磁极对数（这里取P=7），Mfull为360°即一个完整的圆周，所以可以得到下面的关于矢量扇区行程角度travelAngle公式:travelAngle=Mfull/P/S，Mfull为电机旋转一圈的度数360°，我们选取的是7个磁极对的无刷电机，设每个周期（范围是0-360°）的电角度为Efull，电机旋转（范围0-360°）的机械角度为Mfull，它们的关系如下：Efull=Mfull/
7=51.42857°，上式表明的是:一个完整的电周期对应的机械角度是51.42857°，同时可以知道，一个Efull由6个非零矢量扇区组成，通过这两个条件，就可以计算得到每个矢量扇区对应的机械角度eSectorAngle=51.42857°/6=8.571428°，进而一个矢量扇区移动到相邻的扇区，需要走过的机械角度travelAngle=8.571428°，（但是由于电机制造过程中的定子的加工误差，磁钢的安装误差，转子的加工误差，等等因素，会导致这个travelAngle存在几度误差）因此，我们可以得到这个travelAngle取值范围（7.5°-10.2°），在这个范围10.2>deltaMangle>7.5°之中的，就说明这次的数据是可以进行计算的。否则要丢弃这一次的数据；
S4、计算机械角度与电角度的转换方法，机械角度Mangle取值范围为（0°-359°）：表征的物理量是转子所在机械位置的角度，Eangle为电角度，表示的是三个绕组电压所形成的空间矢量的位置中的θ，我们需要对这个机械位置角度，进行变换，使机械位置角度变化周期跟随电周期（六个非零矢量扇区）变化，则有电角度Eangle与机械角度的转换公式:
Eangle=Mangle mod (Mfull/P)，P=7，这个公式可以使机械角度跟随电角度的周期变化；
S5、计算偏移，由于Eangle可能会与真实电角度有固定的偏差，机械角度（Mangle）与电角度之间（Eangle）的偏移(EangleOffset)的关系：EangleOffset=Mangle*P-60°*k；
S6、求平均值，重复操作步骤S2-步骤S5，我们最多可以得到(P*6-1，P=7)41个EangleOffset，选取一定数目的值进行相加后取平均值，就得到了一个准确的EangleOffset；
S7、相位调整，真实的电角度偏移量为：MachineEangleOffset=180°-EangleOffset。
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