基于磁编码器的离轴式绝对角度测量方法
考虑磁编码器精度的电机位置检测方法
考虑磁编码器精度的电机位置检测方法矢量控制算法和SVPWM已经被广泛运用于大多数的伺服系统。
但是在实际实现算法的过程电压源逆变器需要死时间来防止短路，从而导致定子磁通矢量的偏移，当从编码器提供的机械角度推导出电角度时，可能会进一步导致误差。
本文研究了死区效应的影响，提出了一种导出定子机械与电角关系的方法，并对改进前后的性能进行了分析。
该方法在主要输出电压幅值较低、负载轻的情况下有效。
1简介对于驱动永磁同步电动机，准确检测气隙磁场的位置是非常重要的。
一般来说，我们认为转子磁场的位置相当于气隙磁场的位置，特别是当定子电流相对较小时。
只有通过准确检测转子位置和电角度，才能正确地实现park变换。
如果转子位置检测不准确，将无法在d-q轴上正确获得电流，这可能使电流环的精度降低。
摘要利用空时效应的联合作用，逆变器的输出电压矢量往往会偏离根据SVPWM算法合成的定子磁场矢量的方向和大小，这可能会引起转矩脉动，特别是当电机低速运行时。
本文试图通过测量每个磁编码器返回值的机械角度所对应的电位角来建立数据表，以提高SVPWM的性能和电流检测以减少转矩波动。
2死区效应简介死区效应已得到充分研究。
由于开关设备总是有一个有限的开关时间，所以在计算PWM门控信号时应该考虑到死时间，以防止同一条桥上的两个开关设备短路。
然而，虽然死区时间很短，但当逆变器的输出电压也很小的时候，与实际驱动时间相比，死区时间不能被忽略。
2.1死区效应在一相桥臂上的作用通过分析PWM逆变器的单相死区效应，我们可以将结果扩展到所有三相桥臂上。
在死区时间Td，两种开关元器件在一个阶段的桥臂都不导通，因为电感的作用，电流不能突然中断，它会产生额外电压，直到开关元件中的体二极体被直接偏置，并允许续流电流流过。
如果当前的极性是正的，即电流从逆变器进入电机时，下桥MOS上的体二极管将会导通。
失真电压可以用以下公式表示。
否则，上桥上的二极管就会导电。
可以看出，输出电压的偏差取决于a相电流的方向，输出电压的偏差取决于a相电流的方向。
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１引言
磁性编码器结构简单 ， 高速回转响应速度快 ， 具有不受油污、 尘埃和结构 的影响， 广泛 应用＿ 丁工 业、 军事、 航空航海及通信等领域 的角度测麓。 目前应用于 绝对角度测量 的磁编 码器一 般为
在 轴 式 测 ｉ ｝ ， 要 求 编 码 器 安 装 在 被 测 转 轴 的轴 端
ＲⅣ
一
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ＲＭ Ｍ
从 零点 处 按逆 时针 方 向分 别 给主 、 副 磁 栅 的磁 极 对 编 号， 主磁 栅 的式相对角度测 量原理
基 于磁 编码 器的离 轴 式相 对角度 测量 装 置 由环 形磁 栅 和磁 编码 器组 成 。 环 形 磁 栅 由均 匀分 布 在 圆环 上 的 多个 磁 极 对 组成， 每 个磁 极 对 由Ｎ磁 极和 ｓ 磁 极构 成 。 磁 编码 器
磁极对编号为１ ～ Ｎ。 Ａ ０ 为 副磁栅和主磁栅的第 对
磁极对偏差角度：
Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｉ Ｎ Ｓ Ｔ Ｒ Ｕ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ中 阈 俄嚣 诹走
２ ０ １ ６ 年 第１ １ 期
ＡＳ Ｉ Ｃ， 电路复杂、 体积大。 本文提 出了 一种利用离 轴式相对角度测量的磁编码器实现离轴式绝对角度
测 量 的方法 ， 并对 该方 法进 行了仿真 分析， 仿真 结果 表 明该 方法 是 正确可行 的。
ａ ｎ ｄ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｗａ ｓ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
．
度测 ， 它需要在线路板上集 成８ 个霍尔传感器 的
Ｗ ＷＷ ． Ｃ ｎｌ ｍ ． Ｃｎ
２３
本期主题 ・ 科学仪 器
中阅候鸳彳 ｊ ｝ 表
２ ０ １ ６ 年 第１ １ 期
Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｊ Ｎ Ｓ Ｔ 尺 Ｕ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ Ａ Ｔ １ ０ Ｎ
本期主题 ・ 科学仪 器
基 于磁 编 码器 的离轴 式绝 对 角度
测 量 方法
Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｏｆ ｆ － Ａｘ ｉ ｓ Ａｂ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ Ａｎ ｇｌ ｅ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅｎ ｔ
角度 测 量 的磁 编 码 器 报导 较 少。 奥地 利 微 电子 公司
ｃ ｏ ｕｌ ｄ ｒ ｅ ａｌ ｉ ｚ ｅ ａ ｂ ｓ ｏｌ ｕ ｔ ｅ ａ ｎ ｇｌ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ３６ ０ ｄ ｅ ｇｒ ｅ ｅ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｕｌ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｍ ＡＴＬＡＢ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ
Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｍａ ｇｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｅｎ ｃ ｏ ｄ ｅｒ
吴小 锋 （ 江 西省 智成 测 控 技 术研 究 所 有 限责 任 公 司 ，
江西 南昌 ３ ３ ０ ０ ２ ９）
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ＝ Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎ ｃ ｏ ｄ ｅ Ａｎ ｎ ｕ ｌ ａ ｒ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｇ ｒ ｉ ｄ
，
面， 该安 装 方 式 无法 满 足 如 空心 转 轴 、 制 动 器或 需
从转轴中间过线等安装要求， 而离轴式测 匿在结构
上 町实现 中空 轴 ， 克 服 了在 轴 式 测 的安 装 限 制 。
常见的离轴式绝对 角度 测 量的传感 器有光电绝 对 编码器、 电位器等 ， 关于能够直接实现离 轴式绝对
法进行了仿真， 仿真结果表明该方法正 确可
行， 具有工程应用价值。
关键 词 ： 磁 编 码 器 环形磁 栅 离轴 绝 对 角 度
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ＝ Ｔｈｅ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｏ ｆ ｆ － ａ ｘｉ ｓ ａ ｂ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ａ ｎｇ ｌ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｂｙ ｔ ｗｏ ａ ｎｎ ｕｌ ａ ｒ ｒ ｉ ｎｇ ｍａ ｇｎｅ ｔ ｉ ｃ ｇ ｒ ｉ ｄ ａ ｎｄ ｔ ｗｏ ｍａ ｇｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎｃ ｏｄｅ ｒ ｓ ｗａ ｓ ｐｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｏ ｆ－ ａ ｘｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ｇｌ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｂ ｙ ａ ｍａ ｇｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎｃ ｏｄ ｅ ｒｔ ｈｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏｄ
Ｏｆ ｆ － ａ ｘ ｉ ｓ
Ａｂ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ａ ｎｇ ｌ ｅ
摘
要： 在分析磁编码器实现离轴式相对 角度测量的 原理 基础上， 提 出一种采 用两组环形磁栅和 两个磁 编码器实现的离轴式绝对角度测量方
法， 该方法能够￣ ￣ ３ ６ ０ 。 量程 的绝对 角度测
量， 并提 高了 分辨率。 利ｆ ｆ Ｉ ＭＡ Ｔ Ｌ ＡＢ 对该方
，
设 计的磁编码器只能实现离 轴式 相对角度测 ｝ ｒ ｝ ； 英 国Ｒ Ｌ ｓ 公 司设 汁了由８ 个呈几何分布的霍尔传感
器 构 成 的 模 组 实 现 分 辨 率 为ｌ ４ 位 的离 轴 式 绝 对 角
ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ Ｃ Ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ