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無(wú)刷電機(jī)之雙閉環(huán)控制

  首先,我們要認(rèn)識(shí)無(wú)刷電機(jī)120度方波驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行中,力矩是變化的,如果電流恒定,在任何一個(gè)霍爾換相區(qū)間內(nèi),瞬時(shí)力矩是安變化的(可以認(rèn)為是弦波的一部分),這一點(diǎn)在以前的文章中也有所提到,因些我們說(shuō)電流與力矩的關(guān)系,要理解為平均電流與平均力矩。
其實(shí)這一點(diǎn),我們也可以從一些關(guān)于永磁同步電機(jī)控制的文章中有所了解,比如講永磁同步電機(jī)一般會(huì)講其分類,分其為隱極(表面貼)與凸極(內(nèi)嵌與內(nèi)插式)。這兩類電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)也會(huì)說(shuō),隱極電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,線性度好;凸極的差,但是功率密度高。間接說(shuō)明無(wú)刷電機(jī)(屬于凸極電機(jī)一種),電流與力矩并不是線性,但是力矩要高些。
因?yàn)殡p閉環(huán)中的電流環(huán)是平均電流的控制。
其次,一般雙閉環(huán)設(shè)計(jì)中,檢測(cè)的電流為瞬時(shí)值并不是平均值。另注意,假設(shè)占空比恒定,無(wú)刷電機(jī)換相后,電流是從0增大到一定值。即使加上電流換,電流也是從0增加的,因?yàn)殡姍C(jī)電感的原因,電流上升肯定有個(gè)最小值。因些整個(gè)的電機(jī)控制中,電流也是波動(dòng)的。
因?yàn)榭刂齐娏魉矔r(shí)值是無(wú)太大意義。即使你控制瞬時(shí)值,但是因?yàn)殡娏鲹Q相電流波動(dòng)很大,速度信號(hào)脈沖數(shù)較低,因此速度環(huán)的調(diào)節(jié)是很慢的,但是這時(shí)電流是很低很容易飽和,當(dāng)電流達(dá)到給定時(shí),速度在調(diào)節(jié)反而容易引起震蕩。
因此控制中用平均電流也控制,更容易得到無(wú)刷電機(jī)應(yīng)有的效果。因此對(duì)采集瞬時(shí)電流的系統(tǒng),要對(duì)電流進(jìn)行數(shù)字濾波得到平均值后在控制電流環(huán)。如果對(duì)價(jià)格敏感的系統(tǒng),直接采用硬件濾波在控制電流也是恰當(dāng)?shù)?,這樣子省去了MCU要求AD較快切要與PWM配合的麻煩。

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