無傳感FOC控制中的轉子位置和速度確定方法一


使用PLL估算器在無感的情況下,估計轉子的角度和角速度

PLL估算器的工作原理基於反電動勢的d分量在穩態下等於零,其框圖如下:

 

 

ΚΦ 表示電壓常量,下面給出了電氣轉速計算中使用的歸

一化 ΚΦ  :

 

 

Eqf、Edf來自於對Ed、Eq的一階濾波,濾波函數如下:

 

 

濾波器輸出的直流值應該不含有由 ADC 采集引起的噪聲或軟件計算引入的高頻變化。濾波器的調整取決於要濾波的值 (BEMF d-q 分量和電氣轉速)的變化速度,調整的結果是要保證足夠的帶寬,降低有用信號損失的可能性。對於 BEMF d-q 分量,有兩種情形:

(1) 高速,在弱磁模式中,由於缺乏轉矩瞬變或高加速斜率,變化緩慢;

(2) 低速,速度變化取決於電機的機械常量 (以及電機轉軸上的負載)和基准速度升高或下降的斜率(取較快的那個值) 。

 

Ed、Eq來自於Eα、Eβ的Park變換,如下:

 

將得到的 BEMF Eα 和 Eβ 值通過 Park 變換轉換到轉子磁通的旋轉參考坐標系, 得到Ed 和Eq 值。在 Park 變換中使用的角度 ρestim ,是估算器前一執行環節中計算得到的。基於Ed等於零,使用一階濾波器對BEMF 的 d-q 值進行濾波,並將濾波后的值代入估算器的主程序。 

Eα、Eβ如下:

 

 

電流對時間的導數會對軟件造成干擾。因此,估算器的每次執行周期中都引入了電流變化的極限值,該值必須小於估算器每次執行周期的最大電流變化值,每當發生 PWM 中斷都將執行該周期。

Vα 和 V β 是在 FOC 的前一計算環節中得到的結果,它們不僅在控制的前一步驟中饋送給空間向量調制(Space Vector Modulation,SVM)電路,而且在當前步驟中饋送給估算器電路。 I α 和 I β 是相電流經Clarke 變換后得到的,在估算器的每個工作環節中都將被讀取。

 

定子電感(LS )和電阻(RS)經過了歸一化,以便簡化計算並滿足軟件表示要求:

 

 

參考:MICROCHIP AN1292  利用 PLL估算器和弱磁技術 (FW)實現永磁同步電機 (PMSM )的無傳感器磁場定向控制 (FOC )


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