3. 离线标定方法一：直流注入法
直流注入法，说白了就是给电机定子通一个直流电压，让转子自己跑到一个已知位置去。这个方法我用了很多年，简单、可靠，尤其适合产品初期的角度标定。你想想看，电机刚上电时，转子在哪儿你根本不知道，但通过直流注入，就能让转子乖乖地转到你想要的位置。
3.1 基本原理
直流注入法的核心思想其实很简单：
- 给电机某两相（比如U相和V相）通入直流电流
- 定子会产生一个固定的磁场方向
- 转子永磁体会被这个磁场吸引，转到与定子磁场对齐的位置
- 此时记录编码器或霍尔传感器的读数，就是初始电角度
我在项目中遇到过一个问题：有些工程师以为随便通个电流就行，结果转子转不到位，角度偏差很大。嗯，这里要注意，直流注入的电流大小和方向都是有讲究的。
关键点：直流注入法标定的是转子磁极的d轴位置。当转子与定子磁场完全对齐时，电角度为0°（或某个已知角度）。
3.2 操作步骤
我个人习惯把直流注入法分成五个步骤，每一步都不能省：
- 电机断电确认——确保电机处于自由状态，没有外部负载拖拽
- 选择注入相序——通常选择U-V相注入，V-W相或W-U相也可以，但需要对应好角度关系
- 施加直流电压——从0开始缓慢增加，直到转子开始转动并稳定
- 等待转子稳定——一般需要1-3秒，转子会有一个微小的振荡然后停稳
- 记录位置传感器读数——此时读数就是初始电角度
我曾经在调试一个60kW的永磁同步电机时，发现转子总是停不稳。后来发现是电流给的太大，转子过冲了。所以电流大小要适中，能让转子转动就行，别太大。
3.3 注入电流的选择
电流选多大？这个没有固定公式，但我给你一个经验范围：
| 电机类型 | 额定电流比例 | 注入时间 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 小功率（<100W） | 10%-20% | 1-2秒 | 电流太小可能转不动 |
| 中功率（100W-5kW） | 5%-15% | 2-3秒 | 注意电机发热 |
| 大功率（>5kW） | 3%-8% | 3-5秒 | 必须监控温度 |
警告：直流注入时间不宜过长！长时间通直流电会导致电机绕组发热，严重时可能烧毁电机。我见过有人为了省事，通10秒直流，结果电机冒烟了。
3.4 代码实现
下面是我常用的直流注入标定代码片段。注意，这里用的是SVPWM的矢量控制框架：
// 直流注入标定函数
// 输入：注入相选择（0:U-V, 1:V-W, 2:W-U）
// 输出：标定后的电角度值
float dc_injection_calibration(uint8_t phase_sel) {
float angle_calibrated = 0.0f;
// 1. 关闭电流环，直接控制占空比
svpwm_disable_current_loop();
// 2. 根据注入相选择，设置固定占空比
switch(phase_sel) {
case 0: // U-V相注入
// U相正，V相负，W相悬空
svpwm_set_duty(0.15f, -0.15f, 0.0f);
break;
case 1: // V-W相注入
svpwm_set_duty(0.0f, 0.15f, -0.15f);
break;
case 2: // W-U相注入
svpwm_set_duty(-0.15f, 0.0f, 0.15f);
break;
}
// 3. 等待转子稳定（建议200ms以上）
delay_ms(500);
// 4. 读取编码器或霍尔位置
angle_calibrated = encoder_get_position();
// 5. 关闭注入，恢复自由状态
svpwm_set_duty(0.0f, 0.0f, 0.0f);
svpwm_enable_current_loop();
return angle_calibrated;
}技巧：实际应用中，我建议做三次标定取平均值。每次标定后让电机自由转动一下，再重新注入。这样可以消除机械摩擦带来的重复性误差。
3.5 直流注入法的核心流程
为了让你更直观地理解整个过程，我画了一张流程图：
3.6 优缺点分析
直流注入法不是万能的，它有明显的优点和缺点：
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 实现简单，不需要复杂算法 | 电机必须能自由转动 |
| 标定精度较高（±1°以内） | 有负载时无法使用 |
| 适用于各种永磁同步电机 | 标定时间较长（几秒） |
| 不需要额外的硬件 | 电机发热问题 |
我的建议：如果你的电机在出厂前可以做一次空载标定，直流注入法是最省事的方案。但如果是现场标定或者电机已经装在设备里了，那就得考虑其他方法了。
3.7 避坑指南
最后，我把自己踩过的坑总结一下，你遇到了可以直接对照：
- 转子没转到位——我曾经遇到过电机摩擦力矩太大，给的电流不够，转子只转了30°就卡住了。解决办法：先用手转动一下转子，确认机械部分没问题。
- 角度重复性差——每次标定结果都不一样？大概率是电流波动太大。检查一下直流电源或者PWM的稳定性。
- 标定完电机跑飞——这个我印象很深，有一次标定完忘了把角度偏移量写入参数，结果电机一启动就飞车了。所以标定完一定要保存参数！
- 霍尔信号跳变——如果用的是霍尔传感器，标定完要检查一下霍尔边沿是否与标定角度对应。我曾经遇到过霍尔安装偏差导致角度跳变的问题。