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無刷直流電機的PWM調制方式介紹

作者: 時間:2016-12-19 來源:網絡 收藏



圖5:正弦波與PWM波的等效圖

正弦脈寬調制需要知道ωt的詳細值,而我們從霍爾元件只可以讀取到60°120°180°240°360°這個6個大體的位置信息,所以我們需要從前幾次霍爾值變化的間隔時間推算出60度內的內角度。在電機靜啟動情況下,我們無法推算出內角度信息,因此啟動情況下,我們還是要采用方波120度脈寬調制方式啟動,但電機得到一個穩(wěn)定轉動后,我們可以推算出內角度,就可以切換成正弦脈寬調制方式。

推算內角度方法:如圖6-1首先計算出每個60°需要的時間,除以PWM周期的時間可以計算出60°內PWM的次數(shù),從而得到60°內每增加1個PWM時內角度增加的值,在加上通過霍爾值對應的大角度值就得到當前的角度;UVW三相彼此相差120°相位。


圖6-1

舉例:PWM基本周期頻率20KHz(50μs),8極對電機,在轉速2000r/m時,求角度變化值

1) 2000r/m*8 = 16000hall/m (每分鐘的霍爾電氣周期)

2)16000/60 = 266.67hall/s (每秒的霍爾電氣周期)

3)1/266.67 = 3.75ms (每個霍爾周期需要的時間)

4)3.75ms/6 = 625μs (每60度需要的時間)

5)625μs/50μs = 12.5次 (每60度內PWM周期的次數(shù))

6)60°/12.5=4.8° (每個PWM周期增加的角度值)


圖6-2

然后通過查詢代碼中內置的sin函數(shù)值,在疊加上力矩輸出要求的百分比,這樣我們可以在每次PWM周期結束后立即修改PWM的占空比,使其得到正弦脈寬調制方式。

LC08000M芯片有正弦脈寬調制(SPWM)功能,并且內部集成了上面的軟件計算部分。


圖7:實測LC08000M正弦脈寬調制(SPWM)的效果

3. 空間矢量脈寬調制(SVPWM)

與SPWM不同,SVPWM施加在電機端線上電壓并非等效正弦波電壓,此時電機中心點電壓并非為0,但電機相電壓仍然為等效正弦,從而使得電機相線電流也成正弦變化規(guī)則。

三相全橋逆變器共8種開關模式,分別對應八個基本電壓空間矢量U0~U7,U0和U7為零矢量,位于原點。其余6個非零矢量幅值相同,相鄰矢量間隔60°。根據非零矢量所在位置將空間劃分為六個扇區(qū)。空間矢量脈寬調制就是利用U0~U7的不同組合,組成幅值相同、相位不同的參考電壓矢量Uref,從而使矢量軌跡盡可能逼近基準圓。  


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