总结电机控制中常见的频率【转载带注解】

转载于：

电机控制中常见的频率 - 知乎

加入了我的一些注解

电机控制中，常见各种频率，初学者往往分不清，总结如下：

1、电频率

电机的电角频率，常用 ω 表示，单位是 rad，比如 PMSM 的同步电角频率，就是定子侧电流的角频率。

例如，极对数为 2 的电机，若机械转速为 1500 rpm 转化为角速度则有：

• 2π 表示每转的弧度数（1转 = 2π 弧度）
• 60 用于将分钟转换为秒。

则电角频率等于：

2、频率

电机的额定频率，常用 f 表示，单位是 Hz，比如 PMSM 的同步电频率，就是定子侧电流的频率。

把电机当成发电机来看，如果电机旋转一圈产生12个脉冲，那么相当于 极对数(P) = 12。 

那么电机一分钟旋转了 n 圈，产生了 n * P 个脉冲。

最高转速是 5000 rpm，假如极对数 p = 12，那么频率就是 f = 5000 * 12 / 60 = 1000Hz。

定时器的中断更新频率最好是这个频率的 10 倍，即 10kHz，定时器的更新周期 T = 100 us。那样基本就可以保证采样精度，不会误差很大。

3、电机机械转速

电机的额定转速，单位 rpm，所指的是一个物体在一分钟内的旋转圈数。

对于电机指的是机械转速，而非电角度的转速。

4、开关频率

逆变器 IGBT 或者 PWM 在 1s 内的开关次数，单管一开一关算一次开关，直接决定了逆变器的损耗。

5、ADC 采样频率 ​

ADC模块被触发进行采样的频率。

6、PWM 占空比生效频率 ​

PWM比较值生效的频率。

7、EPWM 中断或者 DMA 中断执行频率

中断的执行频率，一般每个中断执行一次 FOC 电流环计算 ​。

如果是单采单更，一般情况下开关频率等于 ADC 采样频率等于 DMA 中断执行频率等于 PWM 占空比生效频率。

如果是双采双更，一般情况下2倍开关频率等于 ADC 采样频率等于 DMA 中断执行频率等于 PWM占空比生效频率。

其他情况，就根据实际的配置去分析了。

​比如汇川伺服电流环计算频率高达 625kHz，远远超过了其开关频率 8kHz。

​8、速度环执行频率

无感速度环一般执行频率会低一些，一般 1kHz 或者 2kHz。 伺服中，会把速度环放到中断中执行。

9、滤波器截止频率

以低通滤波器为例，幅值衰减到-3dB，相位滞后到45°的频率点是一阶低通滤波器的截止频率。 ​

一阶低通滤波器幅频响应

10、环路带宽 ​

以电流环或者速度环为例，环路整定最后设计成一阶低通滤波器，那么滤波器的截止频率就是环路的带宽。

注意，电流环放到中断中执行，中断执行频率仅仅是环路的执行频率，并非其带宽。

执行频率必须大于其设计的环路带宽。

至于环路带宽的设计，取决于参数整定和环路设计。

​​环路带宽是指：在控制系统中（如电流环 PI、速度环 PI），环路带宽通常指闭环系统的​​截止频率​​（即-3dB频率），反映了系统对动态信号的跟踪能力。带宽越高，响应越快，但抗噪声能力可能下降。

这是一个用于表示 PI 反应速度的指标，能够响应的最快速度就是带宽。

11、高速电机

最常见的就是 1 对极性的吹风筒或者吸尘器，10 万 rpm 机械转速。

12、低速

一般指额定的 5% 以下额定速度。

13、主频

一般指控制器主控 MCU 或者 DSP 的主频。

主频分频获取ADC等外设的时钟。

主频分频也可以设置定时器的时基计数器。

14、SVPWM载波频率 ​

一般是指开关频率。

15、SPWM调制波频率

一般指SPWM正弦调制波的频率，载波频率等于开关频率。

16、高频注入注入频率

注入的高频信号的频率，可以是方波，也可以是正弦波。