基于Microchip dsPIC33EP系列MCU的變頻洗碗機(jī)應(yīng)用

      3.2矢量控制綜述

　　間接矢量控制的過(guò)程如下：

　　1.測(cè)量3相定子電流.。這些測(cè)量可得到Ia和Ib的值。可通過(guò)以下公式計(jì)算出Ic：Ia+Ib+Ic=0。2.將3相電流變換至3軸系統(tǒng)。該變換將得到變量Iα和Iβ，它們是由測(cè)得的Ia和Ib以及計(jì)算出的Ic值變換而來(lái)。從定子角度來(lái)看，Iα和Iβ是相互正交的時(shí)變電流值。

　　3.按照控制環(huán)上一次迭代計(jì)算出的變換角，來(lái)旋轉(zhuǎn)2軸系統(tǒng)使之與轉(zhuǎn)子磁通對(duì)齊。Iα和Iβ變量經(jīng)過(guò)該變換可得到Id和Iq。Id和Iq為變換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的正交電流。在穩(wěn)態(tài)條件下，Id和Iq是常量。

　　4.誤差信號(hào)由Id、Iq的實(shí)際值和各自的參考值進(jìn)行比較而獲得。

　　?Id的參考值控制轉(zhuǎn)子磁通;

　　?Iq的參考值控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出;

　　?誤差信號(hào)是到PI控制器的輸入;

　　?控制器的輸出為Vd和Vq，即要施加到電機(jī)上的電壓矢量

　　5.估算出新的變換角，其中Vα、Vβ、Iα和Iβ是輸入?yún)?shù)。新的角度可告知FOC算法下一個(gè)電壓矢量在何處。

　　6.通過(guò)使用新的角度，可將PI控制器的Vd和Vq輸出值逆變到靜止參考坐標(biāo)系。該計(jì)算將產(chǎn)生下一個(gè)正交電壓值Vα和Vβ。7.Vα和Vβ值經(jīng)過(guò)逆變換得到3相值Va、Vb和Vc。該3相電壓值可用來(lái)計(jì)算新的PWM占空比值，以生成所期望的電壓矢量。圖4顯示了變換、PI迭代、逆變換以及產(chǎn)生PWM的整個(gè)過(guò)程。

　　3.3軟件流程圖

　　FOC算法以與PWM相同的速率執(zhí)行。這樣進(jìn)行配置使得PWM可使用兩個(gè)分流電阻器來(lái)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)繞組的A/D轉(zhuǎn)換。允許A/D中斷來(lái)執(zhí)行FOC算法。圖5顯示了A/D中斷程序的常規(guī)執(zhí)行過(guò)程。圖6給出了使用滑動(dòng)模式控制器(SMC)估算電機(jī)位置和速度的過(guò)程。

　　3.4主要電機(jī)控制軟件狀態(tài)機(jī)

　　如圖7所示。首先，變頻洗碗機(jī)系統(tǒng)上電，系統(tǒng)就將進(jìn)入初始化狀態(tài)，所有的變量都設(shè)置為其初始值，同時(shí)允許中斷，使電機(jī)繞組斷電。系統(tǒng)等待用戶按下啟動(dòng)/停止按鈕。然后執(zhí)行起動(dòng)程序，由此程序控制轉(zhuǎn)矩電流分量(Iq)和磁通電流分量(Id)，并以加速形式產(chǎn)生換相角度(theta)，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。執(zhí)行完啟動(dòng)程序之后，系統(tǒng)將切換到無(wú)傳感器FOC控制，其中速度控制器被添加到執(zhí)行線程中，隨后滑動(dòng)模式控制器(SMC)開(kāi)始估算theta值，方法如圖7所述。電機(jī)進(jìn)入無(wú)傳感器FOC控制狀態(tài)后，根據(jù)用戶或系統(tǒng)要求提供參考速度實(shí)時(shí)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。實(shí)時(shí)監(jiān)控停止按鍵和系統(tǒng)的任何故障，讓電機(jī)能及時(shí)關(guān)閉，保護(hù)系統(tǒng)安全。狀態(tài)圖顯示了軟件的所有不同狀態(tài)，以及使系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到不同狀態(tài)的條件

　　3.5數(shù)據(jù)監(jiān)視和控制界面

　　Microchip的MPLABIDE編譯環(huán)境可提供一個(gè)調(diào)試工具——數(shù)據(jù)監(jiān)視和控制界面(DMCI)，可通過(guò)這一個(gè)界面對(duì)IDE項(xiàng)目中的范圍值、開(kāi)/關(guān)狀態(tài)或離散值進(jìn)行變量控制以對(duì)應(yīng)用的運(yùn)行加以限制。如果需要，應(yīng)用反饋可以圖形方式來(lái)表示，可直觀觀察電機(jī)控制的各種參數(shù)變量的變化，有效加快用戶開(kāi)發(fā)調(diào)試進(jìn)程。該界面提供了可識(shí)別項(xiàng)目的程序符號(hào)(變量)導(dǎo)航，這些符號(hào)可被動(dòng)態(tài)地分配給滑塊控制、直接輸入控制或布爾量控制的任意組合。隨后這些控制可交互地用來(lái)更改MPLABIDE中的程序變量值。這些圖也可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行配置以查看程序所生成的數(shù)據(jù)。

　　5結(jié)論

　　基于MicrochipdsPIC33EP在變頻洗碗機(jī)電機(jī)FOC控制的主要優(yōu)點(diǎn)如下。

　　1.使用這種通用設(shè)計(jì)平臺(tái)可獲得較高的實(shí)用性(Microchip的FOC核心算法全部開(kāi)源)，從而更有效地生產(chǎn)電器產(chǎn)品。這意味著電器制造商現(xiàn)在可運(yùn)用更經(jīng)濟(jì)的方法，通過(guò)無(wú)傳感器FOC算法控制，生產(chǎn)出一系列使用PMSM或其他類型的電機(jī)的電器型號(hào)。

　　2.使用這些基于軟件的電機(jī)控制設(shè)計(jì)，只需更改控制參數(shù)即可快速進(jìn)行定制以滿足不同市場(chǎng)的需求。適合電器產(chǎn)品平臺(tái)化開(kāi)發(fā)。

　　3.由于編程dsPIC33EP與編程MCU的方法相似，因此電器設(shè)計(jì)者可以快速設(shè)計(jì)出自己的電機(jī)控制算法并測(cè)試產(chǎn)品的原型。由于使用了功能強(qiáng)大的基于MPLABIDE的工具(例如DMCI)，允許設(shè)計(jì)者方便地將其算法移植到各種電機(jī)平臺(tái)上，其中包括PMSM、BLDC、BDC和ACIM，因而精細(xì)調(diào)諧電機(jī)控制變得非常便捷。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]dsPIC33EPXXXMC20X數(shù)據(jù)手冊(cè)

　　[2]AN1078-PMSM電機(jī)的無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制

　　[3]AN1078調(diào)整指南

本文來(lái)源于中國(guó)科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第1期第84頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處