foc電機(jī)控制算法的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)

引言

本文分享foc電機(jī)控制算法的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)的場(chǎng)景是往一套新的控制板卡上移植一套電機(jī)控制軟件。

   具體調(diào)試過(guò)程是 發(fā)波=>電流反饋=>環(huán)路=>角度

將調(diào)試過(guò)程分解為以下步驟。

• 確認(rèn)pwm模塊正常
• 確認(rèn)svpwm發(fā)波正常
• 確認(rèn)電流反饋正常
• 引入電機(jī)角度
• 評(píng)估角度精度

下文中對(duì)移植調(diào)試的步驟分解，并給出每一個(gè)調(diào)試步驟的軟件框圖。

1、確認(rèn)pwm模塊正常

1.1、確認(rèn)母線電壓和實(shí)際測(cè)試值一致。

   1.2、三相輸出懸空，三相輸出寄存器分別給固定占空比，測(cè)量各相對(duì)的波形，看是否和給定占空比一致。

2、確認(rèn)svpwm發(fā)波正常

2.1、連接電機(jī)或其他三相對(duì)稱負(fù)載。

  2.2、參考以下框圖，選取較低頻率，生成固定轉(zhuǎn)速?gòu)?qiáng)制角。給電壓到  ，對(duì)于把電機(jī)作為負(fù)載的工況，建議強(qiáng)制角頻率為10%額定速度或更低，  電壓設(shè)置為0，  電壓從小逐漸增加，看相電流波形，正常情況下電流波形應(yīng)該為正弦波。另外需要注意的是，電壓不能給得過(guò)大，在低轉(zhuǎn)速下，電壓大部分產(chǎn)生電流，容易燒壞電機(jī)或驅(qū)動(dòng)器。

3、確認(rèn)電流反饋正常

3.1、軟件框圖如下，設(shè)置強(qiáng)制角固定為0度。給  電壓，當(dāng)設(shè)置  時(shí)，應(yīng)該有  ;  ，其中  為電機(jī)相電阻。此處也可以使用采樣值和示波器測(cè)量值對(duì)比。需要注意的是，因?yàn)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/逆變器/" target="_blank">逆變器輸出有一定的非線性，在  較小時(shí)，實(shí)際輸出電流和電壓的關(guān)系可能是非線性的，通過(guò)上述方法計(jì)算的電流和實(shí)際輸出電流有誤差。

該方法可以校驗(yàn)電流采樣是否正常，也可以用來(lái)辨識(shí)電流采樣的方向和  三相采樣通道。

   修改強(qiáng)制角固定為120度，給  電壓，當(dāng)設(shè)置  時(shí)，應(yīng)該有  ;  

   修改強(qiáng)制角固定為-120度，給  電壓，當(dāng)設(shè)置  時(shí)，應(yīng)該有  ;  

   3.2、參考以下框圖，保持固定角度、啟用  電流環(huán)，令  軸參考電流   約20%額定電流，給  軸電流為0，確認(rèn)  ，調(diào)節(jié)電流環(huán)參數(shù)確保電流上升速度，超調(diào)量滿足需求。

3.3、按照2.2方式給角度、啟用  電流環(huán)，給  軸參考電流約20%額定電流，給  軸電流為0，確認(rèn)電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)，并確認(rèn)實(shí)際輸出電流為幅度等于給定電流大小。

4、引入電機(jī)角度

4.1、保持3.3的發(fā)波方式，通過(guò)無(wú)傳感器估算算法或編碼器獲取速度，角度，確認(rèn)3.3中的強(qiáng)制角和給定速度近似于估算速度角度或編碼器獲取的速度角度。

  4.2、參考以下框圖，將估算速度角度或編碼器獲取的速度角度引入環(huán)路，保持  控制，關(guān)閉  軸電流環(huán)，直接從小到大給  電壓，確認(rèn)電機(jī)工作正常。

4.3、連接負(fù)載，使能  電流環(huán)，加入速度環(huán)，調(diào)試速度環(huán)參數(shù)。

到此，就完成了在新驅(qū)動(dòng)器移植速度控制的全部調(diào)試流程。

5、評(píng)估角度精度

能夠把電機(jī)三相電路分解為勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流建立在準(zhǔn)確知道轉(zhuǎn)子位置的前提下，如果轉(zhuǎn)子位置不準(zhǔn)，程序中給定的轉(zhuǎn)矩電流不會(huì)全部產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，以下分享評(píng)估角度精度的方法。

   同步電機(jī)電壓方程建立在角度信息準(zhǔn)確的前提下，假設(shè)角度準(zhǔn)確，電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確，  軸電壓電流存在如下關(guān)系：



       

   當(dāng)電機(jī)工作在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)，電壓方程可以寫(xiě)為以下形式:



                

   考慮角度誤差

有

通過(guò)電流采樣及坐標(biāo)變換得到  ，將  及電機(jī)參數(shù)，轉(zhuǎn)速帶入電壓方程，計(jì)算  軸估算電壓記作  ,  ，和程序中pi調(diào)節(jié)得到  對(duì)比，角度越接近真實(shí)角度$  ,   和   越接近。