三相電動機(jī)編程控制工作原理分析

本文介紹了采用Renesas公司MC16C/28系列的CPU產(chǎn)品,運用120^o 梯形波交變,通過電動機(jī)感應(yīng)電壓的過零點來估測轉(zhuǎn)子位置,從而實現(xiàn)表面安裝永磁式同步電動機(jī)（SPMSM）的無位置傳感器型驅(qū)動的方法。

通過變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)對交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速和位置進(jìn)行數(shù)字控制是電動機(jī)控制的發(fā)展趨勢,永磁式同步電動機(jī)（PMSM）具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于控制、性能優(yōu)良等優(yōu)點。用單片機(jī)對電動機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制是實現(xiàn)電動機(jī)數(shù)字控制的最常用的手段。

電動機(jī)控制

圖1 三相電動機(jī)驅(qū)動

圖2 電動機(jī)控制硬件框圖

逆變器控制
電能（商用電源）一般是通過一個電源系統(tǒng)來提供的。在這種場合,商用電源的電壓、頻率和相位在嚴(yán)格的控制之下被固定于一個精確的水平上。如果把一個商用電源直接提供給電動機(jī)的負(fù)載,則感應(yīng)式電動機(jī)（IM）可以被起動,而同步電動機(jī)（比如永磁式同步電動機(jī)PMSM）則不能被起動。
在逆變器控制過程中,商用電源未與負(fù)載相連。一個轉(zhuǎn)換器件首先把交流（AC）電流轉(zhuǎn)換成直流（DC）電源,然而再由一個逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源,以便向電動機(jī)輸送具有期望電壓和頻率的交流電源。如果輸出電壓和頻率是根據(jù)負(fù)載和擾動來控制的,則這將使得同步電動機(jī)能夠起動和旋轉(zhuǎn),并達(dá)到節(jié)能的效果。

表1 控制方法


表2 A/D轉(zhuǎn)換

表3 中斷功能

感應(yīng)電壓
電動機(jī)可以起發(fā)電機(jī)的作用。因此,當(dāng)把一盞燈連接至電動機(jī)并旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的軸時,燈將會發(fā)光。這是因為產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢的緣故,而產(chǎn)生的電壓就被稱為“感應(yīng)電壓”。
當(dāng)電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時,將不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因此,當(dāng)起動電動機(jī)時,將強(qiáng)迫它在某一特定方向上旋轉(zhuǎn),以找到轉(zhuǎn)子的位置。
在采用180^o正弦波交變的電動機(jī)控制中,由于電動機(jī)中有電流連續(xù)流過,故不能直接監(jiān)視電動機(jī)中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。因此,在無位置傳感器的控制中,轉(zhuǎn)子位置是通過電動機(jī)電流來估測的。

用于電動機(jī)控制的硬件和軟件規(guī)范

硬件構(gòu)成
表面安裝永磁式同步電動機(jī)（SPMSM）
A/D轉(zhuǎn)換器
三相PWM輸出
感應(yīng)電壓的零點檢測
四部分組成的框圖示于圖2。