FOC电机控制详解

本文详细介绍了磁场定向控制(FOC)电机控制方法,涉及无传感器和传感器辅助的实现、电流和速度控制回路、IToF启动策略、闭环与开环转换、以及TLE987x在BASICSW中的应用,展示了从启动到稳定运行的全过程。

磁场定向控制(FOC)

是一种电机控制方法,用于产生三个正弦相位信号,可以通过频率和振幅来控制相位信号,以最小化相电流,这反过来意味着最大化效率。其基本思想是将三相信号转换为两个转子对准的信号,反之亦然。

根据具体实现方式,FOC可以在有或没有传感器的情况下实现,以检测转子位置,也可以使用单、双或三分流器来测量电机电流。

有关无传感器单分路配置中FOC的一般描述,用户可以参考Infineon应用说明“带TLE987x的无传感器现场定向控制”。

在启动时,由于很难在低速下测量反电动势(BEMF)信号,因此使用IToF方法(电流-频率开环)。在速度超过阈值之后,当BEMF信号可以被清楚地测量时,通量估计和速度闭环被启用。

系统中有两个控制回路:速度控制回路(称为“慢速单桅帆船”)和电流控制回路(也称为“快速单桅帆船“)。电机电流由低侧单分流电阻器采样,使用集成在TLE987x中的电流传感器放大器和ADC。通过测量两相的电流,可以使用基尔霍夫定律获得第三相的电流。

可以通过磁通估计来计算电机转子的速度和角度。为了使速度和角度估计更加稳定,实现了角度PLL观测器和低通滤波器等SW模块。

当前PI控制器的输出被转换为极坐标,并被馈送到空间矢量调制器(SVM),SVM计算作为TLE987x的CCU6模块的输入所需的模式生成器的时序。

CCU6块将时序转换为PWM信号,PWM信号被馈送到TLE987x桥式驱动器,以接通和断开三相逆变器的MOSFET。

1.参数初始化

在SW main.c函数(图4)的开头,执行以下初始化:

•TLE987x模块由TLE_Init()指令初始化

•用于触发分流电流ADC测量的TLE987x的TIMER3启动

•GPT2的计时器T6(用作速度循环的计时器)启动

•计时器12(用作CCU6块的计时器)开始

•“FOC解决方案”功能的参数(包括SW和速度循环的状态机)已初始化

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