Simulink永磁同步电机控制仿真系列四：绝对位置编码器电机初始角度整定

引言

在进行电机矢量控制时，需要通过坐标变换将三相电流ia,ib,ic转换为id,iq，要实现正确的坐标变换，必须知道电机转子的准确位置，很多电机安装有霍尔传感器，根据霍尔传感器在任何状态都可以准确的确定电机转子所在扇区，但是有些高精度电机采用旋转变压器，或通信式绝对位置传感器做位置传感器，传感器的机械0点和电气0点又常常有偏差，这时就有了初始角度辨识的需要。

1、 辨识原理

令初始角度为θ₀，从编码器读到的机械角度为θ_m，电机极对数为pn，则转子的电气角度：θ_e = (θ_m - θ₀) * pn
若初始角度准确，令v_q = 0，v_d > 0，根据θ_e进行坐标变换发波，因为没有输出有效转矩，电机保持静止。
若初始角度不准确，令v_q = 0，v_d > 0，根据θ_e进行坐标变换发波，输出电流含有i_q分量，电机旋转，并逐渐稳定在正确的θ_e位置。

2、仿真验证

2.1 验证初始位置已知

搭建仿真模型如下：

模型修改自：Simulink永磁同步电机控制仿真系列三：id=0的闭环控制
设置电机初始位置为30度(pi/6)，给定v_d = 0.05倍母线电压，v_q = 0，根据电机初始位置进行反park变换。根据上述原理，此时没有i_q分量，电机应保持静止。
运行仿真，结果如下：

可见，电机转矩基本为0，(10^-15数量级），速度基本为0，电机位置静止在pi/6(0.5236)处。

2.2 验证初始位置未知

保持电机初始位置为pi/6，更改模型如下：

假设此时不知道电机的初始位置。按照电气角度为0，给定v_d = 5%Udc，Udc为母线电压，若电机初始位置电气角度不为零，根据上述原理，电机电气角度会倍拉到0，运行仿真。

可见，产生了有效转矩，并拉动电机，一段时间后电机转子逐渐稳定到0，该编码器0度与电气角度0度对其，在实际应用中，电机的机械0度和电气0度往往不同，给定电气角度0度，等待电机静止，此时电机机械角度不为零，该角度即电机初始角度。
仿真验证了上述理论可行。

2.3 极端情况

使用该方法进行初始角度整定存在极端情况，当电机转子位置与给定v_d电气角度差180度附近时，产生的有效转矩较小，可能导致整定失败，实际整定中，可以给两个不同的角度。

3、小结

本文分享了一种带绝对位置编码器电机的初始位置整定方法，并给出仿真验证结果。相关仿真文件将在后续放出，想要了解更到永磁同步电机矢量控制内容，欢迎查阅笔者相关专栏。如果本文对您有用，记得留下一个赞哦。

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