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IND4电子电器丨永磁同步电机力矩控制(三):关2019-08-10


  在永磁同步电机FOC控制算法中,需要用到一个非常重要的物理量是电机的位置信号。

  这个位置信号到底有多重要呢?还是用数据来说话吧。笔者搭建了一个电机的电流环仿真模型,固定电机转速的情况下,给定电机3.2Nm的控制指令,分三种工况进行仿线:转子信号正常(下图绿线度的偏置(下图蓝线度的高斯随机白噪声(下图红线)

  从仿线电机输出力矩不足且存在与转子位置相关的固有波动;工况3存在一定程度的扭矩纹波。由此,该信号的重要性可见一斑。

  内磁环上分布与电机极对数相等均匀分布的N-S磁极,分别依次以120度相位差被三个单hall芯片感应。因而,对这三片hall芯片在PCB版上的排列要求就是这三个芯片应该在【0 360/极对数】范围内均匀分布。

  外磁环上分布了若干N-S磁极(比较典型的数字是72,80),随着转子的转动N_S磁极每经过双Hall芯片下方一次,芯片感应输出一组正交90度变化的HallQ1_Q2信号。

  旋转变压器的定子绕组作为变压器的原边,六内部玄机ab,接受励磁电压;转子绕组作为变压器的副边,通过电磁耦合得到感应电压。其工作原理和普通变压器基本相似,区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的,所以输出电压和输入电压之比是常数,而旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变,因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化。

  Hall信号的一般经过一个简单的整形电路以后直接接入单片机的比较捕捉单元就可以被单片机进行解码,某些单片机甚至有专门的Hall信号正交编码单元由硬件实现对HallQ信号的解码;而旋变信号则需要专用的解码芯片(该专用解码芯片一般来说是指RDC resolver芯片,现在做的最好的就是美国的ADI和日本多摩川两家,但也不绝对,比如某日本厂商采用的就是一片运算单元功能强大但外设很少的MCU)。

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