永磁同步直流無刷電機空間向量SPWM,SVPWM

2021-09-25 12:47:12 字數 2105 閱讀 7463

雖然現在做自動駕駛去了,還是有必要把之前一年做電機控制的心得分享一下,也能方便自己日後的參考。

(以下針對反向電動勢為正弦的永磁同步電機而言)

目錄:1. spwm和svpwm

2. 向量控制(space vector)

1. spwm和svpwm

拋開各種控制演算法等細節,從最樸素的角度出發。我們只需要在a,b,c三相提供120相位差的正弦電壓,電機就會穩定的轉動起來,調節正弦電壓的幅值和頻率,就能調節電機的轉速和扭矩。這是我們所需要的輸出。而我們所提供的輸入是穩壓直流電源,電機控制中的控制二字指的就是通過6路pwm,控制6個mos管的開斷,來達到直流電源變正弦交流的目的。

於是,這就引出了電機控制的核心手段:pwm。接下來介紹spwm和svpwm兩種技術,這代表了電機控制建模的兩種思路。

a. spwm

先看圖:

spwm的思路簡單粗暴,既然輸出你想要正弦波,那還不簡單,把正弦電壓採個樣,當前你要多大的電壓,我調調pwm的占空比給你就是了。比如這一秒你要1.2v,我給個10%占空比的pwm,12v的電源輸出不就成了你要的1.2v了嗎?電機引數,當前狀態什麼的,我才懶得管。

b. svpwm

相比之下,svpwm考慮問題的視角就完全不一樣了。表面上看我們要的輸出是三相正弦波,本質上講是正弦波產生的旋轉磁場在帶著轉子在轉動啊。既然要旋轉,那還是先看圖吧:

圖中的(001),(101)什麼的代表的是6個mos管的開關狀態,你只需要把6個mos管調到對應的狀態,就能得到該方向的電壓,作用到電機的轉子上帶動其旋轉,這裡就不深究了,到時候自己查表對著做就行了。這裡需要強調的是,svpwm在控制時已經在考慮電機的狀態了,比如電機的轉子運動到了某個位置,這時需要乙個落在扇區1方向的電壓來拖動轉子的運動,那我就在(100)和(110)之間切換,來合成我們想要的電壓唄。相較於spwm的簡單粗暴,svpwm就考慮的細緻入微了。

當然svpwm的好處也是不言而喻的,在所需電壓轉動,扇區切換的途中(比如電壓從扇區1旋轉達到了扇區2),我們只需要把之前的(100)換成(010),而(110)完全不用動,這樣就避免的spwm為達目的,不擇手段段,在那瘋狂瞎jb變換mos開斷的瘋狂行徑,能大大減少mos開斷的損耗。

這裡提一句,為什麼電機控制用的是中心對稱pwm而不是邊緣觸發,因為按著svpwm的思路走,每次狀態變換只需要改變乙個mos管的開關狀態,見下圖:

2. 向量控制(space vector)

不多bb:

什麼park,clark變換我就不多說了,之所以我們費盡心思在這搞什麼向量控制,座標變換,把好好的三相變成旋轉的兩相x,y座標系裡面去,是因為變過去了以後,你會發現 ia, ib 的幅值固定了,變數被分離到了旋轉角θ裡面去了。電流的期望值固定了,就可以用pid來控制啦!!! 對,折騰了這麼久,我們就是想用pid,這就是電機控制的核心,現代控制雖然好,工業界只愛pid :)

囉嗦一句,clark還是park變換裡面有個2/3還是2/3 的係數變換,是在做相電壓與線電壓的變化,首先你要知道pmsm在控制時三相是一直在導通的,而不bldc只有兩相同時導通。2/3具體推導見下圖:

永磁直流無刷電機設計之路(一) 概述

永磁無刷電機具有和直流電動機相似的優良調速效能,又克服了直流電動機採用機械式換向裝置所引起的換向火花 可靠性低等缺點,且執行效率高 體積小和質量輕的缺點。無刷電機的發展推動著機械人技術的進步,但對於機械人的研發來說通用的電機及其控制器效能中某一方面可能無法滿足要求,需要額外的減速器等裝置,或者在進行...

永磁直流無刷電機設計之路(二) 整體方案設計

移動平台用直驅式永磁直流無刷電機設計,首先根據其行駛要求和驅動電機的效能要求,確定電機各部分的尺寸,選擇合適的材料,計算其效能。此設計原考慮用於競賽機械人,其相關引數如下表所示。名稱引數 長寬高800 800 800mm 總體質量m 40kg 最高速度vm 18km h 迎風面積a 0.64m2 空...

交流永磁同步電機空間向量控制SVPWM技術

關於adams學習資料 強調文字加粗文字加粗文字標記文字 n n 1 n n gamma n n 1 quad forall n in mathbb n n n 1 n n 是通過尤拉積分 z 0 tz 1e t dt gamma z int 0 infty t e dt z 0 t z 1e td...