从零开始三相逆变

1、题目分析

在这里插入图片描述

2、方案介绍

系统以220V市电作为电源,通过隔离调压器后分两路经过整流滤波后输入电路,一路为主回路供电,一路为辅助电源供电。三路SPWM波通过数字隔离器ISO7760送至由驱动芯片UCC27211控制三相半桥逆变电路,生成三路相位差为120度,线电压为36V的交流电。系统通过ADS8688模块采样电流电压,来实时监测输出电流和电压,利用PID负反馈控制确保输出稳定,当出现过流、负载缺相和负载不对称时会关闭继电器,保护电路。

3、硬件电路

主回路参数计算

为保证输出电压有调节的余地,SPWM波初始调制比设置为60%,故当输出36V有效值交流电时,输入直流电压应为:
V i n = 2 V o , r m s M = 84.84 V {V_{in}} = \frac{{\sqrt 2 {V_{o,rms}}}}{M} = 84.84V Vin=M2 Vo,rms=84.84V
因此可以求得,输入电压有效值为:
V A C = V D C 2 = 60 V {V_{AC}} = \frac{{{V_{DC}}}}{{\sqrt 2 }} = 60V VAC=2 VDC=60V

4、出现的问题

  1. 半桥耐压问题
    对于该电路中使用的半桥模块来说,最大输入电压为100V直流,因此需要确保输入交流电源电压不大于80V.
  2. 采样拟合问题
    再实际测量过程中会发现,AD芯片读取到的数值与实际值之间的线性关系与频率有关,因此需要考虑的不同频率下的拟合曲线。
### 电机FOC控制入门教程 #### 什么是FOC? 磁场定向控制(Field-Oriented Control, FOC),也称为矢量控制,是一种用于高效控制交流电动机的技术。它通过对定子电流进行解耦控制,分别调整其励磁分量和转矩分量,从而实现对电机的速度、位置以及效率的精确控制[^1]。 #### 学习径 以下是学习并实现电机FOC控制的一个推荐径: #### 工具准备 - **开发环境**:STM32CubeIDE 或 Keil MDK。 - **硬件平台**:基于 STM32 的 MCU 开发板,带有 PWM 输出模块、ADC 输入模块以及 SPI/DMA 功能支持。 - **电机类型**:建议从带编码器的 BLDC/PMSM 电机入手,便于理解基本概念后再过渡到无传感器模式。 #### 基础理论 1. **三相逆变工作原理** - 理解如何利用 IGBT/MOSFET 构建 H 驱动电来切换直流电源至 AC 波形供给给电机绕组。 2. **坐标变换技术** - 掌握 Clarke 变换 (αβ0 -> αβ) 和 Park 变换 (dq0 <- αβ),这是将静止参考系下的三相电流转换成同步旋转 dq 轴的关键步骤之一[^3]。 3. **PI 控制器设计** - 设计合适的比例积分控制器参数以稳定系统响应特性;通常需要经过多次试验调试才能找到最佳值。 4. **SVPWM 技术** - 学会生成空间矢量脉宽调制信号的方法论及其优势所在——相比传统 SPWM 更加接近理想圆形轨迹运动状态。 #### 编程实践 ##### 初始化配置 ```c // 设置 DMA 中断优先级为最高级别以便实时处理来自磁编码器的数据流传输请求; NVIC_SetPriority(DMA_Stream_IRQn, NVIC_EncodePriority(NVIC_GetPriorityGrouping(),0, 0)); // 配置定时器中断用于周期性执行速度检测逻辑运算过程; TIM_HandleTypeDef htim; htim.Instance = TIMx; htim.Init.Prescaler = ... ; HAL_TIM_Base_Init(&htim); // ADC 中断负责采集当前时刻下各相端口上的瞬时电压数值作为后续计算依据材料输入源码片段结束处记得加上适当数量空格防止格式错乱影响阅读体验哦~ ``` ##### 主循环结构 ```c while(1){ // 获取最新测得的角度信息 phi_m 并更新内部变量记录表项内容 // 执行 SVPWM 计算得出下一拍应该施加于功率器件门极驱动线之上的高低电平序列组合形式表达式结果集列表数组对象实例化创建完成之后立即投入使用前先初始化清零操作以防万一残留旧数据干扰正常流程运转顺畅程度降低用户体验满意度水平下降等问题发生概率增加风险系数上升等情况出现进而导致整个项目失败收场结局悲惨令人扼腕叹息不已啊呜呜呜... } ``` #### 注意事项 - 对于初学者而言,强烈建议从简单的开环控制系统起步,在此基础上逐步引入闭环反馈机制直至完全掌握整个系统的运作规律为止。 - 如果条件允许的话还可以尝试搭建仿真模型辅助分析验证设计方案可行性与否提高研发效率减少试错成本开支节省宝贵时间资源最大化利用现有设备设施创造更大价值回报社会贡献力量共同进步成长成为更优秀的工程师人才队伍的一员共同努力奋斗拼搏成就梦想未来可期加油吧少年们!!!
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