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永磁同步電機(jī)控制太難?深入理解FOC是第一步

發(fā)布人:西莫電機(jī)論壇 時(shí)間:2023-06-11 來源:工程師 發(fā)布文章
永磁同步電動(dòng)機(jī)是由電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來。它用永磁體代替了電勵(lì)磁系統(tǒng),從而省去了勵(lì)磁線圈、集電環(huán)和電刷,而定子與電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)基本相同,故稱為永磁同步電動(dòng)機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)。用于矢量控制的PMSM,要求其永磁勵(lì)磁磁場波形是正弦的,這也是PMSM的一個(gè)基本特征。

FOC——磁場定向控制(Field Oriented Control)通常稱為矢量控制,是通過控制變頻器輸出電壓的幅值和頻率控制三相交流電機(jī)的一種變頻驅(qū)動(dòng)控制方法。通過測量和控制電機(jī)的定子電流矢量,根據(jù)磁場定向控制原理分別對電機(jī)的勵(lì)磁電流(Id)和轉(zhuǎn)矩電流(Iq)進(jìn)行控制,從而將三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī)控制。通過坐標(biāo)變換,將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系,從而使三相交流耦合的定子電流轉(zhuǎn)換為相互正交、獨(dú)立解耦的轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁分量,達(dá)到類似于他勵(lì)電機(jī)直接控制轉(zhuǎn)矩的目的。實(shí)現(xiàn)FOC的原理框圖如下:

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FOC最主要就是通過控制電流和角度來實(shí)現(xiàn),電流來自相電流采集之后的解耦,通常情況下,使用FOC控制方式的電流采樣大致有以下幾種:

1 三電阻采樣;2 雙電阻采樣;3 單電阻采樣;4 電流傳感器采樣;5 采集mos內(nèi)阻Rdson電流采樣。實(shí)現(xiàn)帶霍爾FOC方案的另一個(gè)要素就是角度估算器(無霍爾時(shí)為角度觀測器),矢量控制需要連續(xù)的位置信號,需要對角度進(jìn)行細(xì)分,如下圖所示:圖片每個(gè)60°電角度hall扇區(qū)角速度可以通過公式求出,在下一個(gè)hall的扇區(qū),可以通過角速度對時(shí)間積分求得角度的變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對位置和速度的估算。空間矢量調(diào)制(SVPWM是現(xiàn)在比較常用的一種比較新穎的控制方法,是由三相功率逆變器的六個(gè)功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波,通過伏秒平衡的原理,控制定子磁鏈按照正弦變化,同時(shí)也能使輸出電流波形接近于理想的正弦波形。通過對采樣電流的處理和角度一起構(gòu)成發(fā)波,可以基于SVPWM通過控制功率器件的開關(guān),使輸出的波形接近正弦最終實(shí)現(xiàn)FOC方案。整體控制系統(tǒng)方案如下圖所示

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基于大家對永磁同步電機(jī)控制在實(shí)際工作生活中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的迫切需求,西莫特邀晟矽微電機(jī)控制團(tuán)隊(duì)全新打造了永磁電機(jī)控制原理及方案開發(fā)實(shí)踐”研修班:培訓(xùn)從FOC到矢量控制原理講起,一步一步教大家深入理解FOC和SVPWM,通過詳細(xì)講解電流采樣和角度估算器等大家關(guān)心的內(nèi)容,手把手教大家寫一套可以控制電動(dòng)自行車的有霍爾FOC控制方案,真正的一套從0開始到完整實(shí)現(xiàn)正弦波控制的FOC方案。

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歡迎對永磁電機(jī)控制有迫切學(xué)習(xí)需求的朋友掃碼報(bào)名,關(guān)于本次培訓(xùn)的詳細(xì)情況介紹如下:


01

授課背景

本課程是專門針對電機(jī)控制軟件、硬件、測試、技術(shù)支持等相關(guān)人員量身打造的一款技術(shù)培訓(xùn)課程。對于從事電機(jī)控制專用MCU芯片服務(wù)相關(guān)的人員有很大的幫助。本課程尤其適用于從事電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、風(fēng)機(jī)控制、水泵控制、智能家居等行業(yè)的電機(jī)控制技術(shù)人員。

電機(jī)是工業(yè)和生活設(shè)施的主要?jiǎng)恿?,隨著電氣化和現(xiàn)代社會(huì)自動(dòng)化程度的發(fā)展,電機(jī)的作用越來越大,電機(jī)行業(yè)永遠(yuǎn)是一個(gè)朝陽的產(chǎn)業(yè),社會(huì)自動(dòng)化程度越高,人類會(huì)變得越懶惰,越是需要電機(jī)來解放人類的體力勞動(dòng),電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。電機(jī)拖動(dòng)在我們的生活中無處不在,小到我們常用的剃須刀、筋膜槍、智能門鎖;大到冰箱壓縮機(jī)、洗衣機(jī)電機(jī)、電動(dòng)汽車等。電機(jī)拖動(dòng)絕不僅僅是轉(zhuǎn)起來而已,我們需要的是更高效率高能量轉(zhuǎn)換率的電機(jī)控制方案。

隨著社會(huì)智能化的加速,隨著智能家居萬物互聯(lián)的逐漸興起,電機(jī)拖動(dòng)已經(jīng)越來越多地覆蓋在我們生活的周圍。社會(huì)對電機(jī)控制的專業(yè)人才需求也越來越旺盛。目前社會(huì)上電機(jī)控制專業(yè)人才整體還是體現(xiàn)出理論知識薄弱、實(shí)操能力弱、不會(huì)分析具體問題等特點(diǎn)。究其原因,主要是以下幾點(diǎn):一是電機(jī)學(xué)課程比較枯燥乏味,需要比較深的數(shù)學(xué)理論功底,課程缺乏趣味性,導(dǎo)致高校學(xué)生不喜歡選擇這門課程;二是在學(xué)校里雖然有理論課程支撐,但是實(shí)際的電機(jī)控制方案需要更多的是理論聯(lián)系實(shí)際,需要很強(qiáng)的實(shí)操能力,僅憑學(xué)校里面學(xué)的仿真不足以真實(shí)地反映出實(shí)際的電機(jī)使用工況;三是電機(jī)控制需要比較強(qiáng)的綜合知識能力,對于電力電子器件需要有一定的知識積累,電機(jī)控制,并不是軟件會(huì)編程就可以,一個(gè)好的電機(jī)控制工程師是需要軟硬件結(jié)合,整體考慮去解決實(shí)際問題,對于很多由于電力電子器件及電機(jī)本身的感性負(fù)載特性帶來的一些問題,可以精準(zhǔn)的定位到問題所在并且解決它。

因此,許多電氣電子專業(yè)的畢業(yè)生和一些剛加入到電機(jī)控制行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員急需找到一個(gè)可以讓他們?nèi)腴T并且看到未來的課程,一個(gè)既有理論知識,又有實(shí)際軟件編程教學(xué),又有實(shí)際硬件設(shè)計(jì)教學(xué),還有軟件修改項(xiàng)會(huì)帶來哪些變化并且可以用示波器觀察講解這樣的一門課程。這門課程既可以讓他們快速提升專業(yè)理論知識又能短期掌握實(shí)操技能,本課程正是基于這些需求精心策劃開發(fā)出的一款培訓(xùn)課程。

02

課程簡介

課程內(nèi)容由兩大板塊組成,每個(gè)板塊都有理論知識、硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)、軟件實(shí)現(xiàn)詳解、參數(shù)修改要點(diǎn)及實(shí)際操作波形觀察講解幾個(gè)小部分:

  • 永磁直流無刷電機(jī)方波控制部分,從永磁直流無刷電機(jī)原理出發(fā),詳細(xì)講解永磁直流無刷電機(jī)運(yùn)行原理和換相分析,針對有霍爾和無霍爾兩種控制方案,從硬件設(shè)計(jì)及霍爾原件開始講起,重點(diǎn)講解如何深入實(shí)現(xiàn)有霍爾方波和無霍爾方波兩種方案,從寄存器配置到算法實(shí)現(xiàn)的過程,以實(shí)際的槍鉆方案為例,讓大家更能從實(shí)際量產(chǎn)的方案中感受永磁直流無刷電機(jī)控制的魅力。

  • 永磁同步電機(jī)正弦波控制部分,從FOC到矢量控制原理講起,一步一步教大家理解FOC和SVPWM,電流采樣和角度估算部分會(huì)是大家十分感興趣的點(diǎn),手把手教大家寫一套可以控制電動(dòng)自行車的帶霍爾傳感器的FOC控制方案,真正的一套從0開始到完整實(shí)現(xiàn)正弦波控制的FOC方案。

課程集電機(jī)學(xué)原理及電力電子技術(shù)相關(guān)課程于一身,力求由淺入深,降低基礎(chǔ)門檻;****,講解通俗易懂;既注重基礎(chǔ)理論又兼顧實(shí)戰(zhàn)操作,既有理論推演又有實(shí)戰(zhàn)案例,既顧及新手上路又關(guān)注能力提高。

03

授課老師

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叢鳳龍,碩士研究生,目前就職于上海晟矽微電子股份有限公司,電機(jī)產(chǎn)品線總監(jiān)職位。從事電機(jī)控制十余年,在行業(yè)內(nèi)有較高的專業(yè)威望和學(xué)術(shù)造詣,理論基礎(chǔ)扎實(shí),參與主導(dǎo)完成過電動(dòng)自行車控制器、電動(dòng)工具控制器、風(fēng)機(jī)類控制器等方案的開發(fā),量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富。擁有多項(xiàng)電機(jī)控制算法的發(fā)明專利及多項(xiàng)控制器的實(shí)用新型專利。

金福彪,上海晟矽微電子股份有限公司高級電機(jī)控制工程師。有十多年的電機(jī)控制算法及電機(jī)應(yīng)用工作經(jīng)驗(yàn),長期從事直流無刷電機(jī)無感算法研究開發(fā)工作,尤其對于重載啟動(dòng)、低速大負(fù)載運(yùn)行、超高速電機(jī)運(yùn)行有深入研究,控制器方案在電動(dòng)、園林、風(fēng)機(jī)等市場廣泛應(yīng)用。

付元民,上海晟矽微電子股份有限公司高級電機(jī)控制工程師。有十多年的電機(jī)控制算法及電機(jī)應(yīng)用工作經(jīng)驗(yàn),一直深耕于電動(dòng)自行車控制方案開發(fā)領(lǐng)域,對于有霍爾傳感器的FOC控制方式有深入研究,對于角度估算、電流精準(zhǔn)采樣、死區(qū)補(bǔ)償?shù)扔猩羁痰睦斫猓刂破鞣桨冈陔妱?dòng)自行車、園林工具領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

本課程凝聚了各位老師多年豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和科研成果,相信通過本課程短期的培訓(xùn),必將使您收獲滿滿,飛躍長進(jìn)。

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授課對象

◆ 電機(jī)控制行業(yè)軟件工程師、硬件工程師、測試工程師、技術(shù)支持工程師、服務(wù)工程師、銷售工程師、項(xiàng)目經(jīng)理等;◆ 新入職或即將入職的大學(xué)生、研究生;◆ 非電機(jī)專業(yè)有專業(yè)拓展意向或轉(zhuǎn)行電機(jī)控制的專業(yè)技術(shù)人員。

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課程收獲

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通過本課程的學(xué)習(xí),可迅速使自己電機(jī)控制專業(yè)理論和實(shí)際操作技能得到跨越式提高;對行業(yè)新手,可快速入門進(jìn)入工程技術(shù)人員角色,勝任簡單的電機(jī)控制技術(shù)工作,熟悉相關(guān)軟硬件的設(shè)計(jì)流程。

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課程大綱

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可能視報(bào)名學(xué)員所在領(lǐng)域和工作崗位不同授課內(nèi)容有少許增減,以現(xiàn)場授課內(nèi)容為準(zhǔn);也歡迎大家在預(yù)報(bào)名填表的時(shí)候提出您的需求和建議。每天課程結(jié)束之前安排互動(dòng)交流環(huán)節(jié),現(xiàn)場答疑和交流。圖片

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增值服務(wù)

◆ 西莫會(huì)員報(bào)名享8折優(yōu)惠,全日制在校學(xué)生憑學(xué)生證享5折優(yōu)惠,培訓(xùn)后皆可領(lǐng)500積分用于論壇學(xué)習(xí)資料的下載。

◆ 往期西莫任何研修班學(xué)員參加本次培訓(xùn)享72折的優(yōu)惠。

以上優(yōu)惠均需提前付款方可參加,如要求開具增值稅專用****(****類別可為培訓(xùn)費(fèi)、會(huì)議費(fèi)或技術(shù)服務(wù)費(fèi))則不享受任何優(yōu)惠,優(yōu)惠付款提供開具的增值稅普通紙質(zhì)****類別可為會(huì)議費(fèi)或技術(shù)服務(wù)費(fèi)。

◆ 參訓(xùn)學(xué)員可以針對課程相關(guān)問題在課程結(jié)束后也能得到老師的解答與指導(dǎo)(微信、郵件、電話);并建立培訓(xùn)后學(xué)習(xí)的專用微信群作為培訓(xùn)講授的補(bǔ)充,供學(xué)員間開展后續(xù)交流討論;對課堂上講授過的內(nèi)容可長期答疑,以幫助大家鞏固課后學(xué)習(xí)效果。

◆ 凡參加我單位組織電機(jī)電控培訓(xùn)的企業(yè),均可免費(fèi)幫助在西莫電機(jī)論壇及公眾號上發(fā)布推送招聘信息,助力企業(yè)引進(jìn)優(yōu)秀技術(shù)人才。

◆ 凡參加我單位組織電機(jī)電控培訓(xùn)的企業(yè),均可免費(fèi)幫助在西莫電機(jī)論壇及公眾號上發(fā)布產(chǎn)品信息推廣,助力企業(yè)宣傳產(chǎn)品品牌建設(shè)。

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培訓(xùn)課程費(fèi)用及報(bào)名

◆ 標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用:3980元/人,含專業(yè)培訓(xùn)教材、證書費(fèi)。食宿可統(tǒng)一安排,費(fèi)用自理。

◆ 培訓(xùn)時(shí)間:2023年7月1日-2日(授課兩天,可提前一天報(bào)到)

◆ 培訓(xùn)城市:中國 上海

◆ 報(bào)名方式:掃描下方二維碼進(jìn)行預(yù)報(bào)名,提交報(bào)名信息后可通過提示添加微信索取培訓(xùn)的正式邀請函以及報(bào)名回執(zhí)

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其他事宜咨詢,請聯(lián)系會(huì)務(wù)組負(fù)責(zé)人張老師,電話:18516258619歡迎大家踴躍報(bào)名!

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