無刷電機控制演算法的演變

steven_lg發表於2024-09-05

一,無刷電機可控制方式的演變
1.霍爾有感六步換相
不管是方波控制還是正弦波控制,六步換相驅動方法都是最簡單的無刷電機驅動方式,驅動原理同有刷電機的驅動方式,只是普通無刷電機為3相六相位,普通有刷電機為單相兩相位。只需要在合適的時間使能對應的相位向量,電機便能正常運轉。只要換相速度足夠的快,電機不會出現卡頓,抖動的問題。
2.反電動勢有感六步換相的方式
為了節省成本,在霍爾有感六步換相的基礎上,取消了霍爾,獲取相位使用反電動法,換相時機滯後反電動勢過零點30度角,其餘部分基本與霍爾有感六步換相一致。
3.霍爾/反電動勢有感SPWM方式,正弦控制/方波控制
為了更好的控制電流和力矩,提高電機的效率,應運而生。透過對換相速度積分,實時得到細分的電機轉子角度,再配合SPWM調製方法輸出PWM波形。SPWM的本質的原理時透過輸入三相正弦電壓,得到旋轉的轉子磁場,實現電機的運轉。
4.霍爾/反電動勢有感SVPWM方式,正弦控制/方波控制
在SPWM的基礎上提高了控制器的輸出功率,修改用六個基礎向量來合成旋轉向量來推動電機旋轉,
5.無感反三電阻FOC
在4的基礎上透過取樣相電流計算轉子角度,進一步壓縮成本,
6.雙電阻FOC
在5的基礎上透過取樣兩相電流來合成三相電流,轉子角度的獲取方法與5一致。
7.單電阻FOC
在6基礎上進一步壓縮成本,在一個PWM載波週期內採集兩次電流,合成三相電流,其餘與6基本一致。
二,無感FOC演算法轉子位置獲取方法
1.反電動勢正切法
透過旋轉座標系反電動勢逆正切運算,得到轉的角度資訊。
2.滑膜觀測器法
在反電動法基礎上最佳化了計算方式,避免微分帶來的巨大干擾,採用滑膜面調整的方式來預測旋轉座標系兩相反電動勢。
3.PLL
進一步最佳化電流乾擾,在滑膜的基礎上,透過對反電勢誤差進行積分,得到轉子角速度,得到轉子角度。
三.靜止狀態獲取轉子位置-高頻注入
為應對靜止或者低速下無法獲取反電動勢的問題,出現了禁止狀態透過高頻注入獲取轉子位置的方法,目前精度只能做到30度以內,通常用於能看見扇葉的應用,保證上電電機不反轉的問題。

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