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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进展整流转向的转子位置和机制。对于闭环速度控制,有两DC电机正弦波控制器的简化框图
由于绕组电流必须结合产生一个平稳的常量转子电流空间矢量,而且定子绕组的每个定位相距120度角,因此每个线组的电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进展合成,两个间的相移为120度。然后,将这些信号乘以转矩命令,因此正弦波的振幅与所需要的转矩成正比。结果,两个正弦波电流命令得到恰当的定相,从而在正交方向产生转动定子电流空间矢量。
正弦电流命令信号输出一对在两个适当的电机绕组中调制电流的P-I控制器。第三个转子绕组中的电流是受控绕组电流的负和,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电机终端。应用到第三个电机终端的电压源于应用到前两个线组的信号的负数和,适当用于分别间隔120度的三个正弦电压。
结果,实际输出电流波型准确的跟踪正弦电流命令信号,所得电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。
一般通过梯形整流转向,不能到达稳定控制的正弦整流转向结果。然而,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,它们必须抑制随着速度提高在振幅和频率下增加的电机的反电动势。
由于P-I控制器具有有限增益和频率响应,对于电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生位移。
当产生这种情况时,通过一定量的电流可以产生较小的转矩,因此需要更多的电流来保持转矩。效率降低。
随着速度的增加,这种降低将会延续。在*种程度上,电流的相位位移超过90度。当产生这种情况时,转矩减至为零。通过正弦的结合,上面这点的速度导致了负转矩,因此也就无法实现。
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AC电机控制算法
标量控制
标量控制〔或V/Hz控制〕是一个控制指令电机速度的简单方法
指令电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。系统不具有电流回路。为了控制电机,三相电源只有在振幅和频率上变化。
矢量控制或磁场定向控制
在电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到达峰值。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电机中再次创造正交关系。为了控制转矩,各自从产生磁通量中生成电流,以实现DC机器的响应性。
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一个AC指令电机的矢量控制与一个单独的励磁DC电机控制相似。在一个DC电机中,由励磁电流IF所产生的磁场能量Φ F与由电枢电流IA所产生的电枢磁通ΦA正交。这些磁场都经过去耦并且相互间很稳定。因此,当电枢电流受控以控制转矩时,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电机的磁场定向控制〔FOC〕包括模仿DC电机的操作。所有受控变量都通过数学变换,被转换到DC而非AC。其目标的独立的控制转矩和磁通。
磁场定