foc電機(jī)控制算法的調(diào)試經(jīng)驗

引言

本文分享foc電機(jī)控制算法的調(diào)試經(jīng)驗，針對的場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)試過程是 發(fā)波=>電流反饋=>環(huán)路=>角度

將調(diào)試過程分解為以下步驟。

• 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
• 評估角度精度

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

1、確認(rèn)pwm模塊正常

1.1、確認(rèn)母線電壓和實際測試值一致。

   1.2、三相輸出懸空，三相輸出寄存器分別給固定占空比，測量各相對的波形，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)速強制角。給電壓到  ，對于把電機(jī)作為負(fù)載的工況，建議強制角頻率為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)動器。

3、確認(rèn)電流反饋正常

3.1、軟件框圖如下，設(shè)置強制角固定為0度。給  電壓，當(dāng)設(shè)置  時，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量值對比。需要注意的是，因為逆變器輸出有一定的非線性，在  較小時，實際輸出電流和電壓的關(guān)系可能是非線性的，通過上述方法計算的電流和實際輸出電流有誤差。

該方法可以校驗電流采樣是否正常，也可以用來辨識電流采樣的方向和  三相采樣通道。

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

   修改強制角固定為-120度，給  電壓，當(dāng)設(shè)置  時，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，通過無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)動器移植速度控制的全部調(diào)試流程。

5、評估角度精度

能夠把電機(jī)三相電路分解為勵磁電流和轉(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)矩電流不會全部產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，以下分享評估角度精度的方法。

   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，電壓方程可以寫為以下形式:



                

   考慮角度誤差

有

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