永磁同步电机绝对位置的调零

通常情况下编码器与转子同轴连接后，由于其安装的任意性，绝对位置信号、参考信号与转子位置的初始关系是随机且未知的，即正弦形绝对位置信号与转子机械角度之间存在一个初相角。因此，在编码器安装完成后，必须进行校正方可使用。

编码器安装存在随机性，故正弦形的绝对位置信号与转子机械角度之间常存在初相角，记为∆θ。在编码器安装完成后，∆θ的数值是随机且未知的。

初相角∆θ、绝对位置信号电压以及转子机械角度θm 的关系为：

初相角∆θ的计算式为：

由上式可以看出，获取准确的转子机械角度θm 是完成绝对位置信号调零的关键。因此，提出一种基于定向定子电流矢量的绝对位置信号调零方法。

 

 

当 i A为最大值 Im时，i B和 i C为−Im/2。此时三相定子电流矢量如图 4.3 中 IA、IB 和 IC 所示。由于 IB 和 IC 关于 A 轴对称，故定子电流矢量方向与 A 轴同向。

由于定子磁动势方向与定子电流矢量方向同向，即定子磁动势 f0 的方向也沿着 A 轴。

 

在此约定，磁动势方向由定子指向转子时，该极为定子磁场的 N 极；磁动势方向由转子指向定子时，该极为定子磁场的 S 极。由此可得，定子电流矢量I0 产生的理想定子磁场的磁极。

假设此后三相定子电流不再变化，即定子电流矢量恒为 I0，那么在定子磁场的持续作用下，转子的磁场方向将与 A 轴重合，将该位置定义为转子的零度位置。此时，对比绝对位置检测结果，即可获得初相角，从而完成绝对位置信号调零。

如何产生恒定定子电流矢量 I0 呢？定子电流矢量 I0 是三相定子电流矢量的合矢量，在产生该定子电流矢量时，三相定子电流关系为

经过Clarke 变换和 Park 变换后，三相静止坐标系下的定子电流可等效至同步旋转坐标系。由于在定子电流矢量 I0 的作用下，转子最终被预定位至零度位置，故 Park 变换中的转子角度θ设为零度，由此可得：

在 d-q 坐标系下，控制 id 为定值、iq 为零，且将转子电气角度给定为零度，即可产生恒定的定子电流矢量 I0。

在同步旋转坐标系下，转子磁场定向的 PMSM 矢量控制策略通过电流环可现对 d、q 轴定子电流的控制，这为定子电流矢量 I0 的产生提供了思路。、对矢量控制策略做如下修改：去除速度环，保留电流环，且电流环的给定为 id*=Im（为定值）、iq*=0，并将转子的电气角度设定为零度。根据修改后的控制框图中电流环的调节作用，即可在定子绕组内产生恒定的定子电流矢量 I0。

 

 

编码器绝对位置信号调零流程图如下：