基于XC866的PWM直流無刷電機的正弦波控制
即,以此減少轉速波動引起的角度誤差。
轉速PI
轉速控制采用PI調解器,輸入為轉速給定及轉速反饋,輸出為開關損耗最小正弦PWM的幅值Modulation。公式如下:
其中:為比例增益,為積分增益,y為PI調解器輸出。具體實現(xiàn)時,積分環(huán)節(jié)添加抗積分飽和功能,限制積分器輸出的最大、最小值,同時對整個PI調解器的輸出值增加飽和限制,實現(xiàn)框圖如下。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/162826.htm
圖10 PI調解器框圖
啟動
直流無刷電機啟動之前,轉子處于靜止狀態(tài),僅僅能利用霍爾傳感器得到電機的絕對位置信息,由于不存在換相,無法得到電機轉速信息,因此無法利用平均速度法計算正弦控制所需的角度信息。所以在電機啟動階段,無法直接切入正弦控制方式,在此采用方波控制方式啟動。當電機啟動后并獲得可靠的換向信息后,即可切入正弦波控制。為了防止出現(xiàn)較大的轉速波動,需要注意切換前后電流的相位及幅值均平穩(wěn)過渡。
理想切換前后的電流波形圖11如下。
超前角調整
由前面內容可知,霍爾傳感器的輸出反映轉子的反電勢信息,依據(jù)霍爾狀態(tài)生成的正弦波相電壓與轉子反電勢同相位。而由于電機為感性負載,因此電機相電流滯后于相電壓。即電機相電流滯后于反電勢。而霍爾最大轉矩輸出時,電機相電流與反電勢同步,因此需要調整電壓相位,使生成的相電壓超前于反電勢,即超前角Δ。適當調整Δ,可使相電流與反電勢同相位,提高輸出轉矩,提高系統(tǒng)效率。超前角的調整可通過實驗形式手動調整,或者采用一定的算法自動調整。
圖11 方波控制向正弦波控制的理想切換
實驗結果
本文提出的控制方法具體實現(xiàn)時采用Infineon的高性能 8位單片機XC866。XC866內部集成專用電機控制單元CCU6E(提供專用BLDC控制模式)以及高性能ADC模塊,是控制直流無刷電機的理想選擇。電機為一臺額定功率35W的直流無刷風機,極對數(shù):4。啟動時采用方波控制,當速度平穩(wěn)后切入正弦波控制。圖12為運行于開關損耗最小正弦PWM控制下的電機相電流。
圖12 采用開關損耗最小正弦波控制的BLDC相電流
小結
本文介紹了一種基于開關損耗最小正弦PWM的直流無刷電機正弦波控制方案,并基于Infineon高性能8位單片機XC866進行了系統(tǒng)實現(xiàn)及驗證。與傳統(tǒng)的方波控制相比,由于采用正弦波驅動技術,電機運行噪聲低,且開關損耗較SPWM減少1/3,可以很好的滿足直流無刷風機應用中對噪聲以及效率的要求,因此此類控制方案將有很大的應用前景。
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