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PMSM电机的FOC实现原理解析

[发布时间:2023-12-09 21:23:45] 来源:www.m6.com 阅读:1 次

  )电机和永磁同步电机(PMSM)摆脱了电刷及换向器,相比有刷电机带来更高的效率和更长的寿命,因而在许多应用中慢慢的受到欢迎。为消除电刷和换向器,这些电机利用产生的旋转磁场,并通过外部电路来调节相电压及电流来实现。   此类电路固然增加了一些复杂性,但与传统有刷电机相比,BLDC和PMSM具备很大优势——对比以相同速度运行的有刷电机,其

  磁场定向控制(FOC)是一种用于PMSM的控制技术,在最大限度减少转矩纹波和扩大速度工作范围方面性能优越。目前,这一技术正慢慢的变流行,并慢慢的出现在成本更高、性能更强的电动工具和白色家电中。在微控制器MCU)上进行是实现FOC相关特性和功能的常见选择,同时还能在优化整体解决方案的同时满足每个应用的要求。

  在任何有关无刷电机的讨论中,都会常常会出现正弦波、梯形波和磁场定向控制等术语。理解这些术语是掌握基本概念的第一步。设计峰会的相关视频对此进行了概述,并在本章节中做简要总结。在使用电池或其它直流电源的典型电机驱动系统中,功率模块会给电机提供三相交流电。如图1所示,BLDC或PMSM电机的电流驱动可基于六步梯形控制或磁场定向控制。

  转子位置的精确度会影响电机速度和转矩的控制效率;其中,转子位置可通过得到电机角度和速度。在某些设计中,也能够最终靠微控制器运行无传感算法由电流和电压值来估算电机转子位置。

  图1:梯形控制和FOC的区别   在采用梯形控制的设计中,电流仅在两个相位中传导;在浮动相位时,能获取转子位置。此时,可监测反向电动势(BEMF)的值以推断转子位置。虽然BLDC电机设计通常具有较高的转矩纹波,但这种方法更简单,实施成本也更低。

  PMSM电机的FOC实现在三个相位中的每一个相位均导通电流;每个相位的电流、电压,与其它相位的电流、电压偏移120度。这种方式最大限度地减少了转矩纹波;电机角度也连续更新。此类正弦波控制大多数都用在PMSM电机,需要更复杂的电子监测控制电路。使用FOC控制直流电机基本上等同于交流电机的控制。

  如图2所示,转矩由电流控制环路监测和控制。来自三相逆变器的反馈信息被馈送至电流感应电路,并中继到控制回路,以保持精确的扭矩水平。电机位置模块对电压和电流值进行采样,通过一系列变换操作获取电机的角度和速度。

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  软件库培训安排第一天上午培训人员介绍STM32 产品技术介绍马达控制套件下午直流无刷马达介绍

  控制完全不懂,只知道中文叫做磁场定向控制,因公司产品研究开发要使用到对永磁同步

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  (Field Oriented Control,场向量控制)是一种高性能的

  (Field-Oriented Control):直译是磁场定向控制,也被称作矢量控制(VC,Vector Control),是目前无刷直流

  转矩(电流)、速度、位置的控制。通常是电流作为最内环,速度是中间环,位置作为最外环。本文只在电流环与速度环的基础上进 行分析。

  ,进入了控制方面的学习,首先是对电流滞环控制进行了学习、仿真,记录一下学习心得体会,以及个人的

  (Field-Oriented Control),即磁场定向控制,也称矢量变频,是目前高效控制无刷直流

  转矩平稳、噪声小、效率高,并且具有高速的动态响应。目前已在很多应用上逐步替代传统的控制方式,在运动控制行业中备受瞩目。

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  控制的基本外设需求,并有着同封装MCU不具备的主频等优势,可灵活应用在低成本

  的六步方波控制中,此类应用对MCU的各类资源要求较低,小体积封装的MCU往往可以胜任。而基于

  开发中,对MCU的运算能力和ADC速度等各类资源有着较高的要求,大部分现有的小体积封装MCU不足以满足此类需求。

  (Field-OrientedControl),即磁场定向控制,也称矢量变频,是目前高效控制无刷直流

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  (Permanent Magnet Synchronous Motor,

  相比,它具有高功率密度、快速动态响应和高效率等优势。再结合其能够降造成本和改善磁性能的特点,

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