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        永磁無刷電機換相后的補償電流怎樣精準控制

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        永磁無刷電機是來自位置傳感器的驅動信號,按照一定的邏輯使某些功率開關器件在某一瞬間導通或截止,電樞繞組內的電流發生跳變,從而改變了主定子的磁狀態,把電樞繞組內的這種電流變化過程的物理現象稱為換相。每換相一次,磁狀態就發生一次改變,這樣在工作氣隙內會產生一個跳躍式的旋轉磁場。為了使永磁無刷電機可靠運行,就應該正確地進行換相。

         

        永磁無刷電機換相后的補償電流怎樣精準控制,即如何精確控制PWM100%占空比的時間是超靜音控制器設計的關鍵!這就要求控制系統的MCU具有以下的特點:

        1) 有很快的A/D轉換速度,能夠在換相后連續快速采樣;

        2) 能夠在PWM的開通期間特定時刻觸發A/D采樣;因為在PWM逆變器帶感性負載的控制系統中,由于系統的一些寄生參數導致PWM在開通和關斷期間電機的相線上出現振鈴(如圖4所示),這些振鈴會耦合到A/D采樣的回路中,因此我們應避開在PWM開關過程中進行A/D采樣。如果我們在PWM開通期間的中點觸發電流采樣,我們將會得到電流的平均值,這將有利于我們對永磁無刷電機電流補償的控制。

         

        無刷電機電流采樣波形


        事實上,找到這樣的MCU并不難,譬如英飛凌的永磁無刷電機專用控制芯片XC866,CYPRESS的片上可編程控制芯片CY8C24533等。XC866的A/D轉換速度可以達到2us以內,加上程序的執行時間,一次A/D轉換需要的總時間在8us以內,以這樣的時間間隔來判斷電流補償是否完成已經足夠。CY8C24533是CYPRESS專為電機控制開發的帶高速A/D的芯片,其SAR8轉換速度可以達到3us以內,加上其自動對齊觸發A/D模式,可以在PWM的任意時刻觸發電流A/D采樣,我們也很容易實現對永磁無刷電機電流的精準控制。

         

        無刷電機換相補償電流圖


        2b是采用XC866控制芯片的系統在經過上述方法優化后測得的換相電流波形,由圖2b可以看出,換相時的電流脈動基本消除,永磁無刷電機的相電流基本接近方波。用了這套控制系統的電動車,起步加速以及運行時的永磁無刷電機震動已基本消除,實現了超靜音控制器的設計。


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