CN109889114A - 磁编码器的校准方法和校准装置、电机、蠕动泵和灌药机 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式提供一种磁编码器的校准方法和校准装置、电机、蠕动泵和灌药机，属于电机控制领域。所述校准方法包括：在所述电机运行的状态下，根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速；根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角；根据所述检测值和所述磁编码器的待校准的零点偏置确定所述电机的检测电角度；以及在所述检测电角度与跟该检测电角度对应的所述位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据所述位置角校准所述零点偏置。通过上述技术方案中，可以在磁体与磁传感器之间的相对位置发生变化时，能及时发现磁编码器的零点偏置异常并进行校准，避免出现电机控制异常的情况，从而提高电机运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域，具体地涉及磁编码器的校准方法和校准装置、电机、蠕动泵以及灌药机。
背景技术
磁编码器由于其非接触式、体积小、成本低、结构简单以及可靠性高等特点广泛应用在角度、位置等检测中。如图1所示，磁编码器一般采用正对式布置(即位于机械轴1上的磁体2与磁传感器3相对放置)，一般磁体2与磁传感器3间隔1-2mm距离。这样，只需要校准转子的电角度与磁编码器检测到的机械角度之间的零点偏置就可以完成磁编码器的校准。一般该校准过程在生产过程中完成，并将校准后得到的零点偏置存储在磁编码器或电机控制芯片中。在通过磁编码器检测电机转子的机械角度时，可以根据预存的零点偏置修正磁编码器的检测值，进而可以根据修正后的检测值得到转子的机械角度。
在实际使用中，磁编码器常用于蠕动泵等设备中，例如在农药喷洒系统应用中，当采用蠕动泵从药箱取药时，由于蠕动泵内的转轮与泵管的周期性挤压，其转矩脉动剧烈，特别在低速转动时尤为严重。采用带磁编码器的三相直流无刷电机，并使用矢量控制的方式可以很好的满足低速转动的扭矩脉动，解决启动困难问题。然而，由于泵管与农药接触会出现不同程度的腐蚀膨胀，在使用一段实际后需要进行更换操作。在更换时需要拆下电机，在重新安装电机时，磁编码器的磁传感器3与磁体2的相对位置可能会发生偏移，这样根据原来记录的零点偏置确定的磁编码器的零点值会与实际零点值产生偏差，进而会导致电机控制异常甚至无法正常工作。
发明内容
为了至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施方式的目的是提供一种磁编码器的校准方法和校准装置、电机、蠕动泵以及灌药机
为了实现上述目的，在本发明实施方式的第一方面，提供一种用于电机的磁编码器的校准方法，所述校准方法包括：在所述电机运行的状态下，根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速；根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角；根据所述检测值和所述磁编码器的待校准的零点偏置确定所述电机的检测电角度；以及在所述检测电角度与跟该检测电角度对应的所述位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据所述位置角校准所述零点偏置。
可选地，所述根据所述位置角校准所述零点偏置包括：根据所述位置角确定所述转子的机械角度；以及根据所述检测值和所述机械角度重新确定所述零点偏置。
可选地，所述控制方法还包括：基于转子磁场定向矢量控制方法控制所述电机运行。
可选地，所述校准方法还包括：在所述电机运行前，根据所述零点偏置确定用于驱动所述转子的电信号的电角度偏置；根据所述电角度偏置调整所述电信号的初始电角度；以及向所述转子输出具有该初始电角度的电信号，以使得所述电机运行。
可选地，所述根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角包括：在所述转子的稳定转速小于所述预设转速的情况下，控制所述转子停止转动并调整所述初始电角度；以及根据调整后的所述初始电角度驱动所述转子转动；其中所述稳定转速为所述转子的转速保持稳定后的转速。
可选地，所述校准方法还包括：在调整所述初始电角度的次数大于预设次数时进行异常报警。
可选地，所述根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速包括：检测在预设时间内所述检测值的变化量；根据所述变化量确定所述检测值的变化频率；以及根据所述变化频率确定所述转子的转速。
可选地，所述预设范围为-5°至5°。
在本发明实施方式的第二方面，还提供一种用于电机的磁编码器的校准装置，所述校准装置包括：存储器，被配置为存储所述磁编码器的零点偏置；以及控制器，被配置为：在所述电机运行的状态下，根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速；根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角；根据所述检测值和所述存储器中存储的待校准的零点偏置确定所述电机的检测电角度；在所述检测电角度与跟该检测电角度对应的所述位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据所述位置角校准所述零点偏置。
可选地，所述控制器根据所述位置角校准所述零点偏置包括：根据所述位置角确定所述转子的机械角度；以及根据所述检测值和所述机械角度重新确定所述零点偏置。
可选地，所述控制器还被配置为：基于转子磁场定向矢量控制方法控制所述电机运行。
可选地，所述控制器还被配置为：在所述电机运行前，根据所述零点偏置确定用于驱动所述转子的电信号的电角度偏置；根据所述电角度偏置调整所述电信号的初始电角度；以及向所述转子输出具有该初始电角度的电信号，以使得所述电机运行。
可选地，所述控制器根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角包括：在所述转子的稳定转速小于所述预设转速的情况下，控制所述转子停止转动并调整所述初始电角度；以及根据调整后的所述初始电角度驱动所述转子转动；其中所述稳定转速为所述转子的转速保持稳定后的转速。
可选地，所述校准装置还包括报警器，所述控制器还被配置为：在调整所述初始电角度的次数大于预设次数时，控制所述报警器进行异常报警。
可选地，所述控制器根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速包括：检测在预设时间内所述检测值的变化量；根据所述变化量确定所述检测值的变化频率；以及根据所述变化频率确定所述转子的转速。
可选地，所述预设范围为-5°至5°。
在本发明实施方式的第三方面，还提供一种具有自校准功能的电机，所述电机包括：转子；用于检测所述转子的机械角度的磁编码器；以及上述的校准装置。
在本发明实施方式的第四方面，还提供一种蠕动泵，所述蠕动泵包括上述的电机。
在本发明实施方式的第五方面，还提供一种灌药机，所述灌药机包括上述的蠕动泵。
在上述技术方案中，通过磁编码器的检测值来确定磁链的位置角，可以在根据该位置角确定磁编码器当前的零点偏置不准确的情况下，通过该位置角来校准磁编码器的零点偏置，从而可以在磁体与磁传感器之间的相对位置发生变化时，能及时发现磁编码器的零点偏置异常并进行校准，避免出现电机控制异常的情况，从而提高电机运行的稳定性。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1示例性示出了一种磁编码器的结构示意图；
图2示例性示出了本发明一种实施方式提供的用于电机的磁编码器的校准方法的流程图。
图3示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的电机的控制电路的示意图；
图4示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的用于电机的磁编码器的校准方法的流程图；
图5示例性示出了本发明一种实施方式提供的用于电机的磁编码器的校准装置的框图；以及
图6示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的用于电机的磁编码器的校准装置的框图。
附图标记说明
1 机械轴 2 磁体
3 磁传感器 10 存储器
20 控制器 30 报警器
100 电机控制电路
101 主控芯片 102 驱动电路
103 输出电流采样电路 104 母线电压采样电路
201 磁编码器 202 电机
Q1～Q6 可控开关 Rc1、Rc2 电阻
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明，若本发明实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
如图2所示，本发明实施方式提供一种用于电机的磁编码器的校准方法，该校准方法包括以下步骤：
步骤S10，在电机运行的状态下，根据磁编码器的检测值确定电机的转子的转速。
步骤S20，根据转子的转速确定转子的磁链的位置角。
步骤S30，根据磁编码器的检测值和该磁编码器的待校准的零点偏置确定电机的检测电角度。
步骤S40，在检测电角度与跟该检测电角度对应的磁链的位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据磁链的位置角校准零点偏置。
如此，通过磁编码器的检测值来确定磁链的位置角，可以在根据该位置角确定磁编码器当前的零点偏置不准确的情况下，通过该位置角来校准磁编码器的零点偏置，从而可以在磁体与磁传感器之间的相对位置发生变化时，能及时发现磁编码器的零点偏置异常并进行校准，避免出现电机控制异常的情况，从而提高电机运行的稳定性。
具体地，在每次电机运行前或需要校准磁编码器的零点偏置时，可以首先根据当前的零点偏置和磁编码器检测到的检测值来确定用于驱动转子转动的电信号的初始电角度，并根据该初始电角度驱动转子转动以使得电机开始运行。其中该电信号可以为电流信号或电压信号。在电机运行过程中，可以通过磁编码器不断地检测转子的机械角度(即转子在实际空间中的几何角度)，从而根据磁编码器的检测值的变化量即可确定转子机械角度的变化量，进而推算出转子的转速。在转子的转速确定后，可以根据转子的转速确定该转子的磁链的位置角。此外，通过磁编码器的检测值和当前的待校准的零点偏置可以得到转子的机械角度，进而可以根据该机械角度得到转子的电角度(即检测电角度)。可以理解的是，由于当前的零点偏置可能存在误差，因此根据当前的零点偏置得到的该检测电角度可能并不是转子的实际电角度。当得到磁链的位置角和检测电角度后，可以将转子处于相同位置时的磁链位置角与检测电角度之间做差。当该差值在预设范围之内时，可以认为当前的零点偏置是准确的，因此无需校准；当该差值在预设范围之外时，则认为当前的零点偏置是不准确的，此时可以根据转子的磁链的位置角来校准该零点偏置。其中，该预设范围可以例如为-5°至5°。
需要说明的是，转子的磁链的位置角与转子的电角度的值一般是相同的，但是由于根据转子的转速来计算得到的磁链的位置角可能存在误差，因此该位置角与该转子的实际电角度之间也会有一定偏差，因而在磁链的位置角与检测电角度之间的差值位于预设范围内的情况下，可以认为检测电角度是接近转子的实际电角度的，从而当前的零点偏置是准确的或误差较小，因此无需进行校准。而在磁链的位置角与检测电角度之间的差值位于预设范围外的情况下，则说明零点偏置存在较大误差，需要进行校准。此时，可以通过磁链的位置角来校准零点偏置，以降低零点偏置的误差。
在本发明一种可选实施方式中，可以通过以下步骤来根据磁链的位置角校准零点偏置：
步骤S41，根据转子磁链的位置角确定转子的机械角度。
步骤S42，根据磁编码器的检测值和转子的机械角度重新确定零点偏置。
具体地，在检测电角度与跟该检测电角度对应的磁链的位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，可以首先根据磁链的位置角确定转子的机械角度。由于根据转子的转速计算得到的磁链的位置角与转子的实际电角度比较接近，因此以该位置角作为电机的电角度计算得到的机械角度与实际机械角度也很接近。其中，转子的机械角度可以通过其电角度除以电机的极对数得到。在确定转子的机械角度后，可以得到该机械角度与磁编码器的检测值所对应的机械角度之间的角度偏差，通过该角度偏差可以重新确定磁编码器的零点偏置，从而完成对磁编码器的零点偏置的校准。
在本发明一种可选实施方式中，可以通过转子磁场定向矢量控制方法来控制电机运行。具体地，如图3所示，该电机202可以例如为三相无刷永磁电机，电机控制电路100的主控芯片101通过驱动电路102发出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号来控制由可控开关Q1～Q6组成的逆变电路，进而控制电机202的A、B、C三相的电信号，以控制电机202运行。母线电压采样电路104和输出电流采样电路103可以分别用于对母线电压和逆变电路的输出电流进行采样。磁编码器201的磁体与磁传感器之间以正对式方式安装，磁体安装在电机202的转轴上，进而磁编码器201可以通过检测磁体的角度变化来确定电机202的转子的角度变化。
当电机旋转时，磁编码器采集电机的转轴上的磁体的位置，并发送给电机的主控芯片。主控芯片根据磁编码器的检测值确定电机的转子位置，并采用转子磁场定向矢量控制的方式对电机进行控制，使电机按需运行。对于三相无刷永磁电机，其转轴的转矩Te可由如下公式(1)计算：
式中，np为电机的极对数，Lm为电机的定子与转子之间的互感，Lr为转子的电感，Ψr为转子的磁链，is为定子的电流，θ为转子的机械角度与电角度之间的夹角。从公式(1)可知当角度θ＝0时，转矩可达到最大值。因此，当采用转子磁场定向矢量控制时，如果通过零点偏置校准后的磁编码器的零点位置与转子的电角度为零时的位置重合时，即两者之间角度偏差为0°时，达到最优的控制效果。当角度偏差为90°或-90°时，产生的转矩为零，电机将无法转动。当角度偏差在(-90°，90°)内时转矩为正，电机与设定转速方向相同。当角度偏差在(-90°，-180°)或(90°，180°)内时转矩为负，电机与设定转速方向相反。因此，通过对磁编码器的零点偏置的校准可以使得通过转子磁场定向矢量控制方法来控制电机运行时，具有更好的控制效果。
在通过转子磁场定向矢量控制方法来控制电机运行的情况下，当需要校准磁编码器时，在电机运行前，可以先根据当前的零点偏置确定用于驱动转子的电信号的电角度偏置，再根据该电角度偏置调整电信号的初始电角度，随后向转子输出具有该初始电角度的电信号来驱动转子转动，以使得电机运行。在电机运行后，由于现有的估算模型在根据转子的转速计算磁链的位置角时的精确度与转速的大小有关，并且转速越大根据转速计算得到的位置角越准确，因此在计算磁链的位置角前，可以先确定转子的转速是否达到预设转速。该预设转速可以根据对磁链的位置角的精度要求预先确定。具体地，当电机运行后，检测到转子的转速稳定时，可以将转子的当前的转速(即稳定转速)与该预设转速进行比较。如果转子的稳定转速大于或等于预设转速，则可以直接根据该转子的转速确定磁链的位置角；如果转子的稳定转速小于预设转速，则控制转子停止转动，并调整转子的初始电角度，例如可以将初始电角度增加或减小一预设电角度值。随后再根据调整后的初始电角度驱动转子转动。如果转子的稳定转速还是小于预设转速，则继续调整转子的初始电角度(例如初始电角度继续增加或继续减小预设电角度值)，并根据新的初始电角度驱动转子转动，如此直至转子的转速大于或等于预设转速。
可以理解的是，当转子的转速过小时，可能是由于根据当前的零点偏置确定的磁编码器的零点位置与转子电角度为零时的位置之间的角度偏差较大所导致，即上述角度偏差接近90°或-90°的情况，因此导致转子的转矩较小、转速较慢。通过不断改变转子的初始电角度，可以使得上述角度偏差远离90°或-90°，从而使得转子的转速逐渐增加。然而，当电机或磁编码器出现故障时，可能在多次调整初始电角度后，转子的转速依然无法达到预设电角度，因此可以在调整初始电角度的次数大于预设次数(例如3次)时进行异常报警，并产生自检异常告警信号，以通知用户电机或磁编码器出现故障。
在本发明一种可选实施方式中，可以通过以下步骤来根据磁编码器的检测值确定电机的转子的转速：
步骤S11，检测在预设时间内磁编码器的检测值的变化量。
步骤S12，根据检测值的变化量确定检测值的变化频率。
步骤S13，根据检测值的变化频率确定转子的转速。
具体地，当电机运行过程中，磁编码器能够不断地检测转子的位置，进而可以得到一预设时间内的磁编码器的检测值的变化量。在得到检测值的变化量后，可以根据以下公式(2)来计算检测值的变化频率f(单位为Hz)：
其中，Value1和Value2分别为该预设时间内第一个检测值和最后一个检测值，Value1-Value2则表示该预设时间T内的检测值的变化量，Valuesat为磁编码器的满量程数值。在确定检测值的变化频率后即可确定电机的转速及方向，其中电机的转速ω＝2πf。
进一步地，在电机的转速确定的情况下，可以通过多种方式估算转子的磁链。举例来说，可以通过以下公式(3)来估算转子的磁链：
其中，Tr＝Lr/Rr为电机转子时间常数，Lr为转子的电感，Rr为转子的电阻，p为微分算子，ω为转子的转速，Lm为转子与定子之间的互感，isα和isβ分别为在两相静止αβ坐标系中定子电流的α分量和β分量，Ψrα和Ψrβ分别为在两相静止αβ坐标系中转子磁链的α分量和β分量，在得到Ψrα和Ψrβ后，即可算出转子磁链Ψr的幅值和相位(即位置角)。
图4示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的用于电机的磁编码器的校准方法的流程图。如图4，当电机的主控芯片收到启动信号后，会按照当前存储的磁编码器的零点偏置对转子的初始电角度进行调整后控制电机运行。当零点偏置准确或误差较小时，电机会启动运转。随后主控芯片会判断重启次数是否大于三次。如果重启次数大于三次则说明调整三次初始电角度后，转子的转速依然达不到预设转速，此时可以进行自检异常报警；如果重启次数小于等于三次，则继续判断当前的转子的稳定转速是否达到预设转速。其中，可以通过磁编码器输出的检测值计算得出电机的转速及转速方向。如果转子的稳定转速未达到预设转速，则控制电机停止运行，并在调整转子的初始电角度后控制电机再次运行；如果转子的稳定转子达到预设转速，则可以通过角度估算模块基于转子转速估算转子的磁链的位置角，如果磁链的位置角与根据零点偏置计算得出的检测电角度之间的差值在±5°内时，可认为零点偏置正常，并退出校准自检程序；如果磁链的位置角与根据零点偏置计算得出的电角度之间的差值在±5°外时，则根据估算的磁链的位置角来校准磁编码器的零点偏置。
如图5所示，本发明实施方式还提供一种用于电机的磁编码器的校准装置，该校准装置包括存储器10和控制器20。其中存储器10被配置为存储磁编码器的零点偏置。控制器20被配置为在电机运行的状态下，根据磁编码器的检测值确定电机的转子的转速；根据转子的转速确定转子的磁链的位置角；根据磁编码器的检测值和存储器10中存储的待校准的零点偏置确定电机的检测电角度；在检测电角度与跟该检测电角度对应的位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据磁链的位置角校准磁编码器的零点偏置。其中，存储器10可以例如为只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)或闪存(Flash Memory)等各种存储介质，该存储器10可以位于磁编码器中，也可以位于电机的主控芯片中；控制器20可以例如为单片机、芯片、处理器(processor)或微控制器等，该控制器20可以位于电机的主控芯片中。
如此，通过磁编码器的检测值来确定磁链的位置角，可以在根据该位置角确定磁编码器当前的零点偏置不准确的情况下，通过该位置角来校准磁编码器的零点偏置，从而可以在磁体与磁传感器之间的相对位置发生变化时，能及时发现磁编码器的零点偏置异常并进行校准，避免出现电机控制异常的情况，从而提高电机运行的稳定性。
具体地，在每次电机运行前或需要校准磁编码器的零点偏置时，控制器20可以首先根据当前的零点偏置和磁编码器检测到的检测值来确定用于驱动转子转动的电信号的初始电角度，并根据该初始电角度驱动转子转动以使得电机开始运行。其中该电信号可以为电流信号或电压信号。在电机运行过程中，控制器20可以通过磁编码器不断地检测转子的机械角度(即转子在实际空间中的几何角度)，从而根据磁编码器的检测值的变化量即可确定转子机械角度的变化量，进而推算出转子的转速。在转子的转速确定后，控制器20可以根据转子的转速确定该转子的磁链的位置角。此外，控制器20还可以通过磁编码器的检测值和当前的待校准的零点偏置得到转子的机械角度，进而可以根据该机械角度得到转子的电角度(即检测电角度)。可以理解的是，由于当前的零点偏置可能存在误差，因此根据当前的零点偏置得到的该检测电角度可能并不是转子的实际电角度。当得到磁链的位置角和检测电角度后，控制器20可以将转子处于相同位置时的磁链位置角与检测电角度之间做差。当该差值在预设范围之内时，可以认为当前的零点偏置是准确的，因此无需校准；当该差值在预设范围之外时，则认为当前的零点偏置是不准确的，此时可以根据转子的磁链的位置角来校准该零点偏置。其中，该预设范围可以例如为-5°至5°。
需要说明的是，转子的磁链的位置角与转子的电角度的值一般是相同的，但是由于根据转子的转速来计算得到的磁链的位置角可能存在误差，因此该位置角与该转子的实际电角度之间也会有一定偏差，因而在磁链的位置角与检测电角度之间的差值位于预设范围内的情况下，可以认为检测电角度是接近转子的实际电角度的，从而当前的零点偏置是准确的或误差较小，因此无需进行校准。而在磁链的位置角与检测电角度之间的差值位于预设范围外的情况下，则说明零点偏置存在较大误差，需要进行校准。此时，可以通过磁链的位置角来校准零点偏置，以降低零点偏置的误差。
在本发明一种可选实施方式中，控制器20根据位置角校准零点偏置可以包括：根据转子的磁链的位置角确定转子的机械角度；根据磁编码器的检测值和该机械角度重新确定零点偏置。
具体地，在检测电角度与跟该检测电角度对应的磁链的位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，控制器20可以首先根据磁链的位置角确定转子的机械角度。由于根据转子的转速计算得到的磁链的位置角与转子的实际电角度比较接近，因此以该位置角作为电机的电角度计算得到的机械角度与实际机械角度也很接近。其中，转子的机械角度可以通过其电角度除以电机的极对数得到。在确定转子的机械角度后，控制器20可以得到该机械角度与磁编码器的检测值所对应的机械角度之间的角度偏差，通过该角度偏差可以重新确定磁编码器的零点偏置，从而完成对磁编码器的零点偏置的校准，校准后的零点偏置会重新存储到存储器10中，以在之后的磁编码器检测转子位置的过程中用来修正磁编码器的读数。
在本发明一种可选实施方式中，可以通过转子磁场定向矢量控制方法来控制电机运行。在通过转子磁场定向矢量控制方法来控制电机运行的情况下，当需要校准磁编码器时，在电机运行前，控制器20可以先根据当前的零点偏置确定用于驱动转子的电信号的电角度偏置，再根据该电角度偏置调整电信号的初始电角度，随后向转子输出具有该初始电角度的电信号来驱动转子转动，以使得电机运行。在电机运行后，由于现有的估算模型在根据转子的转速计算磁链的位置角时的精确度与转速的大小有关，并且转速越大根据转速计算得到的位置角越准确，因此在计算磁链的位置角前，控制器20可以先确定转子的转速是否达到预设转速。该预设转速可以根据对磁链的位置角的精度要求预先确定。具体地，当电机运行后，检测到转子的转速稳定时，控制器20可以将转子的当前的转速(即稳定转速)与该预设转速进行比较。如果转子的稳定转速大于或等于预设转速，则控制器20可以直接根据该转子的转速确定磁链的位置角；如果转子的稳定转速小于预设转速，则控制器20控制转子停止转动，并调整转子的初始电角度，例如可以将初始电角度增加或减小一预设电角度值。随后控制器20再根据调整后的初始电角度驱动转子转动。如果转子的稳定转速还是小于预设转速，则继续调整转子的初始电角度(例如初始电角度继续增加或继续减小预设电角度值)，并根据新的初始电角度驱动转子转动，如此直至转子的转速大于或等于预设转速。
可以理解的是，当转子的转速过小时，可能是由于根据当前的零点偏置确定的磁编码器的零点位置与转子电角度为零时的位置之间的角度偏差较大所导致，即上述角度偏差接近90°或-90°的情况，因此导致转子的转矩较小、转速较慢。通过不断改变转子的初始电角度，可以使得上述角度偏差远离90°或-90°，从而使得转子的转速逐渐增加。然而，当电机或磁编码器出现故障时，可能在多次调整初始电角度后，转子的转速依然无法达到预设电角度。因此，如图6所示，控制器20可以在调整初始电角度的次数大于预设次数(例如3次)时控制报警器30进行异常报警，并产生自检异常告警信号，以通知用户电机或磁编码器出现故障。其中，该报警器30可以为蜂鸣报警器、声光报警器或显示器等。
在本发明一种可选实施方式中，控制器20根据磁编码器的检测值确定电机的转子的转速包括：检测在预设时间内检测值的变化量；根据变化量确定检测值的变化频率；根据变化频率确定转子的转速。
具体地，当电机运行过程中，磁编码器能够不断地检测转子的位置，进而控制器20可以得到一预设时间内的磁编码器的检测值的变化量。在得到检测值的变化量后，控制器20可以根据以下公式(2)来计算检测值的变化频率f(单位为Hz)：
其中，Value1和Value2分别为该预设时间内第一个检测值和最后一个检测值，Value1-Value2则表示该预设时间T内的检测值的变化量，Valuesat为磁编码器的满量程数值。在确定检测值的变化频率后，控制器20即可确定电机的转速及方向，其中电机的转速ω＝2πf。
相应地，本发明实施方式还提供一种具有自校准功能的电机，该电机包括转子、定子、用于检测转子的机械角度的磁编码器以及上述的校准装置。
另外，本发明实施方式还提供一种包括上述电机的蠕动泵和包括该蠕动泵的灌药机。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (19)
1.一种用于电机的磁编码器的校准方法，其特征在于，所述校准方法包括：
在所述电机运行的状态下，根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速；
根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角；
根据所述检测值和所述磁编码器的待校准的零点偏置确定所述电机的检测电角度；以及
在所述检测电角度与跟该检测电角度对应的所述位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据所述位置角校准所述零点偏置。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述位置角校准所述零点偏置包括：
根据所述位置角确定所述转子的机械角度；以及
根据所述检测值和所述机械角度重新确定所述零点偏置。
3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
基于转子磁场定向矢量控制方法控制所述电机运行。
4.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：
在所述电机运行前，根据所述零点偏置确定用于驱动所述转子的电信号的电角度偏置；
根据所述电角度偏置调整所述电信号的初始电角度；以及
向所述转子输出具有该初始电角度的电信号，以使得所述电机运行。
5.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角包括：
在所述转子的稳定转速小于所述预设转速的情况下，控制所述转子停止转动并调整所述初始电角度；以及
根据调整后的所述初始电角度驱动所述转子转动；
其中所述稳定转速为所述转子的转速保持稳定后的转速。
6.根据权利要求5所述的校准方法，其特征在于，所述校准方法还包括：
在调整所述初始电角度的次数大于预设次数时进行异常报警。
7.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速包括：
检测在预设时间内所述检测值的变化量；
根据所述变化量确定所述检测值的变化频率；以及
根据所述变化频率确定所述转子的转速。
8.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述预设范围为-5°至5°。
9.一种用于电机的磁编码器的校准装置，其特征在于，所述校准装置包括：
存储器，被配置为存储所述磁编码器的零点偏置；以及
控制器，被配置为：
在所述电机运行的状态下，根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速；
根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角；
根据所述检测值和所述存储器中存储的待校准的零点偏置确定所述电机的检测电角度；
在所述检测电角度与跟该检测电角度对应的所述位置角之间的差值在预设范围之外的情况下，根据所述位置角校准所述零点偏置。
10.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述控制器根据所述位置角校准所述零点偏置包括：
根据所述位置角确定所述转子的机械角度；以及
根据所述检测值和所述机械角度重新确定所述零点偏置。
11.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：
基于转子磁场定向矢量控制方法控制所述电机运行。
12.根据权利要求11所述的校准装置，其特征在于，所述控制器还被配置为：
在所述电机运行前，根据所述零点偏置确定用于驱动所述转子的电信号的电角度偏置；
根据所述电角度偏置调整所述电信号的初始电角度；以及
向所述转子输出具有该初始电角度的电信号，以使得所述电机运行。
13.根据权利要求11所述的校准装置，其特征在于，所述控制器根据所述转速确定所述转子的磁链的位置角包括：
在所述转子的稳定转速小于所述预设转速的情况下，控制所述转子停止转动并调整所述初始电角度；以及
根据调整后的所述初始电角度驱动所述转子转动；
其中所述稳定转速为所述转子的转速保持稳定后的转速。
14.根据权利要求13所述的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括报警器，所述控制器还被配置为：
在调整所述初始电角度的次数大于预设次数时，控制所述报警器进行异常报警。
15.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述控制器根据所述磁编码器的检测值确定所述电机的转子的转速包括：
检测在预设时间内所述检测值的变化量；
根据所述变化量确定所述检测值的变化频率；以及
根据所述变化频率确定所述转子的转速。
16.根据权利要求9所述的校准装置，其特征在于，所述预设范围为-5°至5°。
17.一种具有自校准功能的电机，其特征在于，所述电机包括：
转子；
用于检测所述转子的机械角度的磁编码器；以及
根据权利要求9至16中任意一项所述的校准装置。
18.一种蠕动泵，其特征在于，所述蠕动泵包括根据权利要求17所述的电机。
19.一种灌药机，其特征在于，所述灌药机包括根据权利要求18所述的蠕动泵。
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