实现高能效电器设备的变速电机控制
点击数：7334 次 录入时间：03-04 11:50:32 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
数字控制芯片可以利用专用的运动控制处理器实现无传感器的FOC算法。运动控制引擎(MCE)里有一个定序器，用来链接MCE库中的电机控制ASIC函数。这种技术可以结合了可编程系统的灵活性和专用ASIC的速度与效率优势。控制芯片还集成有电机相位电流测量所需的模拟放大器和AD转换器。 PWM调制器无需软件参与就能自动产生采样定时信号。控制芯片中的另一个基本单元是用于实现设备应用功能的8位微控制器内核。这个8位处理器是系统主处理器，管理着负载切换、速度分布和外部通信。它利用共享RAM块实现与MCE的通信，因此电机控制算法几乎独立于8位处理器工作，而仅在设置点或控制参数变化时起反应。 设计平台包括数字控制芯片和用于空调、洗衣机或水泵等专用设备的集成式电源模块。设计套件包含了可投入实际使用的应用开发板，上面有交流输入整流器、电源、控制芯片和电源模块，如图2所示。 图2：参考设计套件原理图。 控制芯片固件包含有完整的无传感器控制算法和一个基于8051的调试代理。后者能够帮助用户轻松定制控制参数来满足具体的设备要求。 应用程序开发挑战 控制算法具有针对不同设备应用的多种特性。空调压缩电机使用内部永磁(IPM)电机，因为它们效率更高。IPM电机产生的每安培转矩比表面磁电机要高出15%左右，这是磁力矩造成的。针对IPM电机转矩的等式3包含有电磁转矩和磁阻转矩两项，其中磁阻转矩随电机电流的平方值而变化，是转子角度2倍的正弦函数。 从图3所示转矩函数曲线图可以看出，需要提前相位角，并将它作为电流的函数来最大化每安培的转矩。 图3：内部永磁(IPM)电机转矩函数 无传感器控制器包含有这个角度提前功能，其增益取决于电机的凸极(它是磁化的首选方向)。 洗衣机控制是极具挑战性的应用，因为它要求非常宽的速度范围。在低速洗衣时，要求具备很高的转矩，因此电机设计应该最大化转子磁通。然而，在脱水过程电机运转速度将达到洗衣速度的20多倍，此时要求非常低的转子磁通。磁场定向控制器可以很好地管理这一过程。一旦反向电动势达到逆变器电压极限，它就注入一个直流分量并置在转子磁通上。磁场弱化电流的计算非常复杂，因为它随速度和负荷的变化而变化。磁场弱化控制器采用反馈控制环路监视定子电压幅度以避免这种计算，当幅度接近逆变器极限时自动增加磁场弱化电流。 洗衣机控制面临的另一个挑战是在进入脱水程序前对洗衣负荷的失衡检测。对负荷失衡检测的改进可以节省常用于解决失衡问题的机械式阻尼器，并减轻由于失衡导致的振动。控制器将电机电流分离为磁场控制和转矩产生电流，从而提供负荷信息。洗衣机控制工程师使用MCE库中的函数建立他们自己的负荷失衡滤波器。在8051处理器上运行的洗衣机循环软件再从共享存储器中读取滤波器输出数据，然后决定旋转速度。上一页 [1] [2]
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