控制周期或者控制頻率和控制效果有何關(guān)系？

控制周期或者控制頻率和控制效果的關(guān)系，是不是成正比，這個(gè)問題沒有深入地驗(yàn)證過，很難給出準(zhǔn)確答案。但是我可以給出一個(gè)相關(guān)的結(jié)論，這個(gè)結(jié)論就是：控制頻率越高，能保證控制效果的下限，肯定不會(huì)很差。

控制效果和控制頻率，在實(shí)踐中的認(rèn)知，不一定具備線性的關(guān)系。以變頻器為例，ABB的DTC采用的是變開關(guān)頻率控制，其開關(guān)頻率是不停變化的，說明開關(guān)頻率和控制效果沒有絕對(duì)的相關(guān)，當(dāng)然前提是基于ABB的控制方法。

再以國(guó)產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先的匯川為例，一般默認(rèn)開關(guān)頻率是2~4kHz，最大16kHz。默認(rèn)開關(guān)頻率4k依然能實(shí)現(xiàn)較好的控制效果，而且低速為了規(guī)避逆變器非線性因素的影響，大多數(shù)主流廠家都會(huì)選擇主動(dòng)降低開關(guān)頻率。

回到主題，為什么控制頻率越高，能保證控制效果的下限呢？首先，我的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)讓我習(xí)慣把目前的電機(jī)控制分成高壓應(yīng)用和低壓電池應(yīng)用。

高壓應(yīng)用一般是220VAC以上的應(yīng)用，一般單相或者三相交流輸入，是AC-DC-AC的傳統(tǒng)電力電子拓?fù)?，或者類似電?dòng)汽車的350VDC電池供電。這類控制器基本采用IGBT作為逆變器件，因?yàn)镮GBT不能做太高的開關(guān)頻率，所以高壓控制器的開關(guān)頻率一般不超過16k，而且超過了10k一般要根據(jù)負(fù)載降額運(yùn)行。

低壓電池應(yīng)用主要指144VDC以下的應(yīng)用，常見的包括12VDC,18VDC,24VDC,48VDC,72VDC,96VDC,108VDC和144VDC。具體的產(chǎn)品包括電動(dòng)工具，無人機(jī)，壓縮機(jī)，AGV,低壓電動(dòng)汽車控制器。

這類控制器的開關(guān)器件基本都是MOSFET，因?yàn)镸OSFET開關(guān)速度快，相比IGBT開關(guān)損耗小很多，可以做到高達(dá)100kHz的開關(guān)頻率。所以低壓控制器，開關(guān)頻率常見的都可以做到20kHz甚至30kHz。

而且由于低壓電機(jī)同步速比較高，比如吸塵器基本是1對(duì)極，做到10萬rpm，那么同步電頻率是1700Hz，必須提高開關(guān)頻率。航模電機(jī)一般同步電頻率是1200Hz左右。

同樣以1200Hz為例，10kHz開關(guān)頻率，每個(gè)開關(guān)周期離散造成的角度滯后是1200360°/10k=43.2°，20k開關(guān)頻率，每個(gè)開關(guān)周期離散造成的角度滯后是1200360°/20k=21.6°。

因?yàn)镻WM生效有一個(gè)開關(guān)周期的延時(shí)，再比如三角波計(jì)數(shù)器底點(diǎn)生效，在這整個(gè)周期生效，以頂點(diǎn)作為平均值，那么其實(shí)離散造成的延時(shí)是1.5個(gè)開關(guān)周期。

所以對(duì)于1200Hz電機(jī)，10kHz的離散延時(shí)是64.8°，20kHz的離散延時(shí)是32.4°。所以提高開關(guān)頻率，可以一定程度上掩蓋離散造成的角度延時(shí)，提高控制效果的下限。所以很多工程師，哪怕是400Hz同步頻率的電機(jī)，依然會(huì)選擇高達(dá)16kHz的控制頻率，這樣子參數(shù)好調(diào)，系統(tǒng)容易穩(wěn)定，控制效果有保證。

以上分析是基于單采單更的模式，現(xiàn)在單電阻采樣無法實(shí)現(xiàn)雙采雙更，使用M0芯片受限于計(jì)算資源，也是單采單更為主。按照同行的共識(shí)，100Hz的電頻率對(duì)應(yīng)1kHz的控制頻率，即1000Hz的電頻率能用10kHz控制頻率，單采單更能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制已經(jīng)是很不錯(cuò)的效果了。所以說， 越低的開關(guān)頻率，能實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的控制效果，更顯得難能可貴 。

下面貼幾張自己用M0芯片實(shí)現(xiàn)的低開關(guān)頻率控制效果圖。

16kHz開關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)1800Hz同步速吸塵器單電阻無感FOC控制：

10kHz開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)1000Hz同步速航模電機(jī)無感FOC控制：

8k開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)800Hz無感FOC滿載控制：