电流采样及坐标变换-第二部分.pdf
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资源说明:矢量控制中通常采用双闭环结构,其中外环为速度环,内环为电流环。为了实现PMSM高性能控制, 我们会采用各种复杂的算法来实现目标,这其中电流环相关算法又是重中之重。但是需要指出,电流环性能 好坏除了与采用的算法有关之外,还与最基本的电流采样问题以及坐标变换问题紧密相关。只有当这些细节 问题研究到位之后,高性能的控制算法才会更好发挥作用。 这里主要探讨电流环的电流采样问题、故障保护以及坐标变换问题 在电机控制系统中,尤其是矢量控制的永磁同步电机(PMSM)系统,电流采样和坐标变换是实现高性能控制的关键技术。本文主要探讨了这两个方面,以及相关的故障保护措施。 电流采样是电流环控制的基础,它涉及到电机运行状态的实时监测。通常有两种方式:一是低成本方案,仅采集两相电流,通过Clarke变换进行处理;二是高可靠性方案,针对乘用车电机控制器,要求采集所有三相电流,并进行冗余策略处理,以确保在电流传感器故障时能及时保护系统,防止设备损坏。在故障情况下,可以通过其他两相电流的采样值推算出缺失相的电流,确保系统正常运行。 坐标变换在PMSM的FOC(Field-Oriented Control)控制中至关重要。Clarke变换是将三相电流转换为两相α-β平面的等幅值或等功率表示,简化控制复杂度。等幅值变换常被使用,其在转矩公式中有1.5的系数。Park变换则用于将α-β平面的电流转换到直轴d和交轴q,以便更直接地控制转矩和磁链。Park变换的准确性依赖于转子位置的精确获取,这与PWM(脉宽调制)的同步至关重要。 转子角度的准确采样是Park变换的前提,而这往往受到传感器和处理电路相位延迟的影响。解决方法包括通过高精度光电编码器进行补偿,或在特定条件下测试电机转矩变化,建立查找表进行补偿。坐标变换的框图中还包括旋变零点补偿和相位滞后补偿,以及可能的谐波陷波器,以降低噪声。 旋变解码是获取转子位置信息的关键步骤。旋变提供两个正弦信号,通过解码芯片处理成转子角度信息。解码芯片可能会内置相位补偿,但也有观点认为外部补偿是必要的,特别是在不同转速下确保精度。 电流采样和坐标变换是电机控制的核心技术,它们直接影响电机的控制性能和系统的稳定性。理解并优化这些环节,对于开发高效、可靠的PMSM控制系统至关重要。同时,故障保护机制和精确的转子位置检测也是确保系统安全运行的必要条件。
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