[发明专利]一种基于永磁同步电机无传感器速度控制的磁电编码器自校正方法

权利要求书

1.一种基于永磁同步电机无传感器速度控制的磁电编码器自校正方法，其特征在于，包括：磁电编码器输出角度值的获取；

永磁同步电机可以依据虚拟角度值进行高精度旋转，将无传感器永磁同步电机与磁电编码器进行同轴安装，永磁同步电机带动磁电编码器同轴旋转，可以得到磁电编码器的实际输出角度值；

角度误差制表；

过采样线性插补制表；

为了消除角度补偿表格内的噪声信号，并且保证表格的精度，采用数据过采样线性插补方式，模数转换模块分辨率影响着磁电编码器的分辨率，采用过采样技术可以提高模数转换分辨率，具体过程为：

(1)由奈奎斯特采样定理可知，采样频率f_s至少要高于重建有用信号频率f_u的2倍，即：

f_s≥f_u ①

(2)计算模数转换分辨率

模数转换模块最大电压值与最小电压值差值为V_err，模数转换模块分辨率为n位，则模数转换分辨率为：

(3)计算量化误差

由于模数转换量化过程中依据四舍五入进行转换，因此量化误差e_i为：

(4)计算霍尔传感器输出信号噪声功率

(5)计算信号输出功率

式中，v_H为霍尔输出正弦信号电压幅值；

(6)计算信噪比(SNR)

若此时霍尔信号幅值v_H＝V_err，则信噪比(SNR)为：

(7)计算霍尔噪声输出功率

由式⑥可知，模数转换模块分辨率每增加1位，信噪比SNR增加6分贝，当采用过采样对模拟信号进行采集时，噪声能量在内均匀分布，此时的霍尔噪声输出功率为：

式中，f_os为过采样频率；

(8)计算过采样比(OSR)

(9)计算过采样的信噪比(SNR)：

(10)计算修正后的磁电编码器角度值

由式⑨可以看出当过采样OSR增加一倍时，信噪比SNR增加3分贝，经上面分析可知模数转换模块分辨率增加1位，信噪比增加6分贝，因此若想通过过采样达到增加模数采样分辨率的效果，过采样需要至少4倍，因为磁电角度值与磁电角度补偿值一一对应，单片机计算出的角度值是16位的整数(0-65535)，将角度值等比例缩小至10位数值区间并且保留小数部分，以便于磁电编码器工作时依据角度值的高10位进行查表，由于AD采样噪声问题，磁电编码器角度值低6位会发生跳动，此时会得到的磁电角度值及角度误差值，但是会产生高频噪声，为了消除高频噪声并保证表格精度，依据过采样原理，在1024个数据区间中，每8个区间为一组过采样数据，若想得到第668点的插补值，则使用其左8个区间的角度误差均值y₁，以及其右8个区间的角度误差均值y₂对第668点坐标值进行线性插补，由此可以得到角度修正后计算公式为：

从而得到校正后的角度值。

2.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机无传感器速度控制的磁电编码器自校正方法，其特征在于：将磁电编码器输出的角度值与高精度虚拟角度值进行对比，由此可以得到磁电编码器角度偏差值，将该偏差值作为磁电编码器角度的修补表格，并且该修补表格与磁电编码器角度值存在唯一的对应关系，因此可以将该角度偏差值制成表格，并且依据磁电编码器角度值进行角度补偿值的查表，但是数据中夹杂着高频噪声，若此时直接使用该表格作为角度误差补偿值会造成角度值跳动，为此需要对补偿表格进行数据处理。