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無刷電機之雙閉環控制

  首先,我們要認識無刷電機120度方波驅動的運行中,力矩是變化的,如果電流恒定,在任何一個霍爾換相區間內,瞬時力矩是安變化的(可以認為是弦波的一部分),這一點在以前的文章中也有所提到,因些我們說電流與力矩的關系,要理解為平均電流與平均力矩。
其實這一點,我們也可以從一些關于永磁同步電機控制的文章中有所了解,比如講永磁同步電機一般會講其分類,分其為隱極(表面貼)與凸極(內嵌與內插式)。這兩類電機的優缺點也會說,隱極電機動態響應好,線性度好;凸極的差,但是功率密度高。間接說明無刷電機(屬于凸極電機一種),電流與力矩并不是線性,但是力矩要高些。
因為雙閉環中的電流環是平均電流的控制。
其次,一般雙閉環設計中,檢測的電流為瞬時值并不是平均值。另注意,假設占空比恒定,無刷電機換相后,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,因為電機電感的原因,電流上升肯定有個最小值。因些整個的電機控制中,電流也是波動的。
因為控制電流瞬時值是無太大意義。即使你控制瞬時值,但是因為電流換相電流波動很大,速度信號脈沖數較低,因此速度環的調節是很慢的,但是這時電流是很低很容易飽和,當電流達到給定時,速度在調節反而容易引起震蕩。
因此控制中用平均電流也控制,更容易得到無刷電機應有的效果。因此對采集瞬時電流的系統,要對電流進行數字濾波得到平均值后在控制電流環。如果對價格敏感的系統,直接采用硬件濾波在控制電流也是恰當的,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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