基于Infineon高性能8位單片機(jī)XC866的最小正弦PWM的直流無刷電機(jī)控制方案
即,以此減少轉(zhuǎn)速波動引起的角度誤差。
轉(zhuǎn)速PI
轉(zhuǎn)速控制采用PI調(diào)解器,輸入為轉(zhuǎn)速給定及轉(zhuǎn)速反饋,輸出為開關(guān)損耗最小正弦PWM的幅值Modulation。公式如下:
其中:為比例增益,為積分增益,y為PI調(diào)解器輸出。具體實(shí)現(xiàn)時(shí),積分環(huán)節(jié)添加抗積分飽和功能,限制積分器輸出的最大、最小值,同時(shí)對整個(gè)PI調(diào)解器的輸出值增加飽和限制,實(shí)現(xiàn)框圖如下。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/160798.htm
圖10 PI調(diào)解器框圖
啟動
直流無刷電機(jī)啟動之前,轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài),僅僅能利用霍爾傳感器得到電機(jī)的絕對位置信息,由于不存在換相,無法得到電機(jī)轉(zhuǎn)速信息,因此無法利用平均速度法計(jì)算正弦控制所需的角度信息。所以在電機(jī)啟動階段,無法直接切入正弦控制方式,在此采用方波控制方式啟動。當(dāng)電機(jī)啟動后并獲得可靠的換向信息后,即可切入正弦波控制。為了防止出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)速波動,需要注意切換前后電流的相位及幅值均平穩(wěn)過渡。
理想切換前后的電流波形圖11如下。
超前角調(diào)整
由前面內(nèi)容可知,霍爾傳感器的輸出反映轉(zhuǎn)子的反電勢信息,依據(jù)霍爾狀態(tài)生成的正弦波相電壓與轉(zhuǎn)子反電勢同相位。而由于電機(jī)為感性負(fù)載,因此電機(jī)相電流滯后于相電壓。即電機(jī)相電流滯后于反電勢。而霍爾最大轉(zhuǎn)矩輸出時(shí),電機(jī)相電流與反電勢同步,因此需要調(diào)整電壓相位,使生成的相電壓超前于反電勢,即超前角Δ。適當(dāng)調(diào)整Δ,可使相電流與反電勢同相位,提高輸出轉(zhuǎn)矩,提高系統(tǒng)效率。超前角的調(diào)整可通過實(shí)驗(yàn)形式手動調(diào)整,或者采用一定的算法自動調(diào)整。
圖11 方波控制向正弦波控制的理想切換
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本文提出的控制方法具體實(shí)現(xiàn)時(shí)采用Infineon的高性能 8位單片機(jī)XC866。XC866內(nèi)部集成專用電機(jī)控制單元CCU6E(提供專用BLDC控制模式)以及高性能ADC模塊,是控制直流無刷電機(jī)的理想選擇。電機(jī)為一臺額定功率35W的直流無刷風(fēng)機(jī),極對數(shù):4。啟動時(shí)采用方波控制,當(dāng)速度平穩(wěn)后切入正弦波控制。圖12為運(yùn)行于開關(guān)損耗最小正弦PWM控制下的電機(jī)相電流。
圖12 采用開關(guān)損耗最小正弦波控制的BLDC相電流
小結(jié)
本文介紹了一種基于開關(guān)損耗最小正弦PWM的直流無刷電機(jī)正弦波控制方案,并基于Infineon高性能8位單片機(jī)XC866進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證。與傳統(tǒng)的方波控制相比,由于采用正弦波驅(qū)動技術(shù),電機(jī)運(yùn)行噪聲低,且開關(guān)損耗較SPWM減少1/3,可以很好的滿足直流無刷風(fēng)機(jī)應(yīng)用中對噪聲以及效率的要求,因此此類控制方案將有很大的應(yīng)用前景。
pwm相關(guān)文章:pwm原理
評論