ZHCUBZ5A September   2021  – April 2024

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2电机控制理论
    1. 2.1 PMSM 的数学模型和 FOC 结构
    2. 2.2 PM 同步电机的磁场定向控制
    3. 2.3 PM 同步电机的无传感器控制
      1. 2.3.1 具有锁相环的增强型滑模观测器
        1. 2.3.1.1 PMSM 的 ESMO 设计
        2. 2.3.1.2 使用 PLL 的转子位置和转速估算
    4. 2.4 电机驱动器的硬件必要条件
      1. 2.4.1 电机相电压反馈
    5. 2.5 额外的控制特性
      1. 2.5.1 弱磁 (FW) 和每安培最大扭矩 (MTPA) 控制
      2. 2.5.2 快速启动
  6. 3在 TI 硬件套件上运行通用实验
    1. 3.1 受支持的 TI 电机评估套件
    2. 3.2 硬件电路板设置
      1. 3.2.1  LAUNCHXL-F280025C 设置
      2. 3.2.2  LAUNCHXL-F280039C 设置
      3. 3.2.3  LAUNCHXL-F2800137 设置
      4. 3.2.4  TMDSCNCD280025C 设置
      5. 3.2.5  TMDSCNCD280039C 设置
      6. 3.2.6  TMDSCNCD2800137 设置
      7. 3.2.7  TMDSADAP180TO100 设置
      8. 3.2.8  DRV8329AEVM 设置
      9. 3.2.9  BOOSTXL-DRV8323RH 设置
      10. 3.2.10 BOOSTXL-DRV8323RS 设置
      11. 3.2.11 DRV8353RS-EVM 设置
      12. 3.2.12 BOOSTXL-3PHGANINV 设置
      13. 3.2.13 DRV8316REVM 设置
      14. 3.2.14 TMDSHVMTRINSPIN 设置
      15.      34
      16.      35
    3. 3.3 实验软件实现
      1. 3.3.1 导入和配置工程
      2.      38
      3.      39
      4. 3.3.2 实验工程结构
      5. 3.3.3 实验软件概述
    4. 3.4 监控反馈或控制变量
      1. 3.4.1 使用 DATALOG 函数
      2. 3.4.2 使用 PWMDAC 函数
      3. 3.4.3 使用外部 DAC 板
    5. 3.5 使用不同的构建级别循序渐进地运行工程
      1. 3.5.1 级别 1 增量构建
        1. 3.5.1.1 构建和加载工程
        2. 3.5.1.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.1.3 运行代码
      2. 3.5.2 级别 2 增量构建
        1. 3.5.2.1 构建和加载工程
        2. 3.5.2.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.2.3 运行代码
      3. 3.5.3 级别 3 增量构建
        1. 3.5.3.1 构建和加载工程
        2. 3.5.3.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.3.3 运行代码
      4. 3.5.4 级别 4 增量构建
        1. 3.5.4.1 构建和加载工程
        2. 3.5.4.2 设置调试环境窗口
        3. 3.5.4.3 运行代码
  7. 4构建定制板
    1. 4.1 构建新的定制板
      1. 4.1.1 硬件设置
      2. 4.1.2 将参考代码迁移到定制电路板
        1. 4.1.2.1 设置硬件板参数
        2. 4.1.2.2 修改电机控制参数
        3. 4.1.2.3 更改引脚分配
        4. 4.1.2.4 配置 PWM 模块
        5. 4.1.2.5 配置 ADC 模块
        6. 4.1.2.6 配置 CMPSS 模块
        7. 4.1.2.7 配置故障保护函数
      3. 4.1.3 向电机控制工程中添加附加功能
        1. 4.1.3.1 添加按钮功能
        2. 4.1.3.2 添加电位器读取功能
        3. 4.1.3.3 添加 CAN 功能
    2. 4.2 支持新的 BLDC 电机驱动器板
    3. 4.3 将参考代码移植到新的 C2000 MCU
  8.   A 附录 A. 电机控制参数
  9.   参考资料
  10.   修订历史记录

快速启动

快速启动功能使驱动器能够确定旋转电机的转速和方向,并以该转速和方向开始输出电压和频率。如果没有快速启动功能,那么驱动器将以零伏和零转速开始其输出,并尝试增加至命令的速度。如果负载的惯性或旋转方向要求电机产生很大的扭矩,则可能会导致过大的电流,并且可能会在驱动器上发生过流跳闸。这些问题可以通过快速启动加以解决。

快速启动是指以除以外的任何速度启动控制能力,这是空调应用中用于风扇驱动的重要功能。

当电机以正常模式启动时,控制器最初应用 0Hz 的频率并增加至所需的频率。如果驱动器在该模式下启动,并且电机已经以非零频率旋转,则会产生大电流。如果电流限制器反应不够快,则可能会导致过流跳闸。即使电流限制器足够快,可以防止过流跳闸,发生同步和电机达到其所需频率也可能需要不可接受的时长。此外,会在应用上施加更大的机械应力。

在快速启动模式下,驱动器对启动命令的响应是与电机的转速(频率和相位)和电压同步。然后电机加速至命令的频率。该过程可防止过流跳闸并显著减少电机达到其命令的频率所需的时间。由于驱动器以其旋转速度与电机同步并增加至适当的转速,因此几乎不存在机械应力或不存在机械应力。

快速启动功能实现了一种搜索转子转速的算法。该算法搜索与施加到电机上的励磁电流相对应的电机电压。

当电机旋转时,可以通过 BEMF 电压估算转速和位置信息。由于在 InstaSPIN 驱动器中测量定子电压,因此通过开关逆变器可以轻松获得转速和位置。向电机施加零扭矩电流并测量产生的电流和定子电压,然后 InstaSPIN-FOC 模块使用这些信号来估算转子位置和转速。

图 2-23 显示了具有快速启动功能的 FOC 的方框图,快速启动模块输出一个标志来启用或禁用转速闭环控制。设置了零基准扭矩电流,在快速启动功能运行时速度 PI 控制器输出被禁用。

 快速启动控制方框图图 2-23 快速启动控制方框图

图 2-24 所示,模块例程禁用转速闭环控制,将基准 Iq 设置为零,并在启动期间启用 FOC 模块运行电机。在测量相电流和电压后,该例程运行 InstaSPIN-FOC 并且可以估算实际的电机转速。程序重新启用速度闭环控制,并在快速启动完成后设置转速基准值。

 快速启动模块程序流程图图 2-24 快速启动模块程序流程图