文档介绍:BLDC电机控制算法
无刷电机属于自換流型(自我方向轉換),因此控制起来更加复杂。
BLDC电机控制要求了解电机讲行整流转向的转子位置和机制。对于闭环速度控制,有两个附加 要求“即对干转子速度/或由机由流以及PWM信号进行测量:以控制由的每个定位相距 120度角,因此每个线组的由流必须是正弦的而且相移为120度。采用编码器中的位置信息来 对两个正弦波讲行合成,两个间的相移为120度。然后,将这些信号乘以转矩命令,因此正弦 ,两个正弦波电流命令得到恰当的定相,从而在正交方向 产牛转动定子由流空间矢量.
正弦由流命令信号输出一对在两个适当的由机绕组中调制由流的P— 中的由流是受控绕组由流的负和,因此不能被分别控制。每个P—I控制器的输出被送到一个 PWM调制器,然后送到输出桥和两个由机终端。应用到第三个由机终端的由压源干应用到前两 。
结果,实际输出由流波型精确的跟踪正弦由流命令信号,所得由流空间矢量平稳转动,在量上得 以稳定并以所需的方向定位 一般诵过梯形整流转向,,由于其在低电机速度下 效率很高,在高电机速度下将会分开。这是由于速度提高,电流回流控制器必须跟踪一个增加频 率的正弦信号。同时,它们必须克服随着速度提高在振幅和频率下增加的电机的反电动势。
由干P-I控制器具有有限增益和频率响应,对干由流控制回路的时间变量干扰将引起相位滞后和 电机电流中的增益误差,速度越高,误差越大。这将干扰电流空间矢量相对于转子的方向,从而 引起与正交方向产牛位移。
当产牛这种情况时,诵过一定量的由流可以产牛较小的转矩,因此需要更多的由流来保持转矩• 效率降低。
随着速度的增加,,由流的相位位移招过90度。当产牛这种情 况时,转矩减至为零。诵过正弦的结合,上面这点的速度导致了负转矩,因此也就无法实现.
返回页首□亍 AC电机控制算法
标量控制
标量控制(或V/Hz控制)是一个控制指令由机速度的简单方法
指令由机的稳态模型主要用于获得技术,因此瞬态性能是不可能实现的。系统不具有由流冋路。 为了控制由机,三相由源只有在振幅和频率上变化。
矢量控制或磁场定向控制
在由动机中的转矩随着定子和转子磁场的功能而变化,并且当两个磁场互相正交时达到峰值。在 基于标量的控制中,两个磁场间的角度显著变化。
矢量控制设法在AC由机中再次创诰正交关系。为了控制转矩,各自从产牛磁诵量中牛成由流, 以实现DC机器的响应性。
—•个 AC扌旨令由机的矢量控制与一个单独的励磁 DC 由机控制相似。在一•个 DC 由机中,由励磁 。这些磁场都经过去耦
F "F A A
,磁场能量仍保持不受影响,并实现了更 快的瞬态响应。
三相AC由机的磁场定向控制(FOC), 。
磁场定向控制(FOC)有两种方法:
直接FOC: 转子磁场的方向(Rotor flux angle)是诵过磁诵观测器直接计算得到的
间接 FOC: 转子磁场的方向(Rotor flux angle) 是诵过对转子速度和滑差(slip)的估算或测 量而间接获得的-
矢量控制要求了解转子磁诵的位置,并可以运用终端电流和电压(采用AC感应电机的动态模型) 的知识,通过高级算法来计算。然而从实现的角度看
.对于计算资源的需求是至关重要的。
、模型估算和自适应控制技术都可用于增强 响应和稳定性。
AC由机的矢量控制:深入了解
矢量控制算法的核心是两个重要的转换:Clark 转换,Park 转换和它们的逆运算。采用 Clark 和口 Park转换,带来可以控制到转子区域的转子电流。这种做充许一个转子控制系统决定应供应到 转子的电压,以使动态变化负载下的转矩最大化。
Clark转换:Clark数学转换将一个三相系统修改成两个坐标系统:
其中Ia和口 Ib正交基准面的纟组成部分,Io是不重要的 homoplanar 部分
图4:三相转子电流与转动参考系的关系
Park 转换:Park数学转换将双向静态系统转换成转动系统矢量
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两相a, B帧表示通过Clarke转换进行计算,,以 符合附着于转子能量的d, q帧。根