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      無刷電機方波控制原理

      2018-11-13

      無刷電機方波控制原理

      一、無刷電機方波控制理論基礎

          方波控制也叫六步控制,在一個電周期中,電機只有六種轉態,或者說定子電流有六種狀態(三相橋臂有六種開關狀態)。每一種電流狀態都可看作合成一個方向的矢量力矩,六個矢量有規律地、一步接一步地轉換,矢量旋轉方向決定了電機旋轉方向(順時針或是逆時針),電機轉子會跟著同步旋轉。在方波控制里,主要是對兩個量進行控制,一個是電機轉子位置對應的開管狀態,有Hall時,通過Hall信息獲取轉子位置,無傳感器時,通過反電動勢信息獲取轉子位置,從而決定開管狀態;第二個是PWM占空比的控制,通過控制占空比的大小來控制電流大小,從而控制轉矩和轉速。

      二、方波算法實現步驟

      Hall 方波控制:

          1、讀取母線電流采樣的AD 值,計算母線電流

          2、電流環計算應該給的PWM 占空比,控制電流為給定電流大小

          3、 讀取hall 狀態,根據Hall 狀態與三相橋臂開管狀態關系數組,得到相應的開管狀態,每次hall 狀態的跳變沿及為三相橋臂狀態切換的時間點(也稱為換相點)。

          4、 Hall 相鄰狀態間的扇區為一個電周期的六分之一,即為60°,用定時器可記錄60°扇區所用的時間,從而計算電流頻率,從而得到電機轉速。

          5、以電流環作為內環,速度環作為外環,電機進行閉環控制,如Hall 方波控制框圖。對于Hall 方波控制來說,電機啟動時,就已經知道電機轉子位置,直接用hall 狀態對的矢量力矩去拉電機,就可啟動電機,并可直接進閉環控制。

      三、BEMF 方波控制:

          1、讀取母線電流采樣的AD 值,計算母線電流。

          2、電流環計算應該給的PWM 占空比,控制電流為給定電流大小

          3、 保持一種開管狀態(即保持一個方向矢量定位),定位完成,然后按一定頻率改變開管狀態,并按規律提升改變頻率。到達切換電頻率,然后切換到反電動勢模式。

          4.、用一個較高頻率定時器中斷讀取相比較器輸出狀態,若相比較器輸出電平發生翻轉,則說明該相反電動勢產生過零,此時,讀定時器D 時基計數值,保存,然后清定時器D,并配置定時器D 的比較寄存器0 的比較值,開定時器D 開始計時,直到產生PWMD0 中斷,在中斷中改變開關管狀態,也就是找到過零點延遲30°電角度再換相。

          5、以電流環作為內環,速度環作為外環,電機進行閉環控制,對于BEMF 方波控制來說,電機啟動時,是不知道電機轉子位置,所以需要用外同步方式啟動電機,讓定子電流按給定大小和頻率拖動電機轉子跑,然后電機達到切換電頻率,就可切換到反電動勢模式跑電機,并運行速度和電流閉環控制。


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