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之前写过一篇无刷电机双闭环控制的文章,在那之后收到了一些朋友发了的疑问,这些疑问也给本人留下了很多的思索与不解,这段时间中,从一些用来双闭环设计的系统的实践中对这些疑问有了进一步的认识,现在在一篇这样的文章以解答各位朋友的一些疑惑。
首先,我们要认识无刷电机120度方波驱动的运行中,力矩是变化的,如果电流恒定,在任何一个霍尔换相区间内,瞬时力矩是安变化的(可以认为是弦波的一部分),这一点在以前的文章中也有所提到,因些我们说电流与力矩的关系,要理解为平均电流与平均力矩。
其实这一点,我们也可以从一些关于永磁同步电机控制的文章中有所了解,比如讲永磁同步电机一般会讲其分类,分其为隐极(表面贴)与凸极(内嵌与内插式)。这两类电机的优缺点也会说,隐极电机动态响应好,线性度好;凸极的差,但是功率密度高。间接说明无刷电机(属于凸极电机一种),电流与力矩并不是线性,但是力矩要高些。
因为双闭环中的电流环是平均电流的控制。
其次,一般双闭环设计中,检测的电流为瞬时值并不是平均值。另注意,假设占空比恒定,无刷电机换相后,电流是从0增大到一定值。即使加上电流换,电流也是从0增加的,因为电机电感的原因,电流上升肯定有个最小值。因些整个的电机控制中,电流也是波动的。
因为控制电流瞬时值是无太大意义。即使你控制瞬时值,但是因为电流换相电流波动很大,速度信号脉冲数较低,因此速度环的调节是很慢的,但是这时电流是很低很容易饱和,当电流达到给定时,速度在调节反而容易引起震荡。
因此控制中用平均电流也控制,更容易得到无刷电机应有的效果。因此对采集瞬时电流的系统,要对电流进行数字滤波得到平均值后在控制电流环。如果对价格敏感的系统,直接采用硬件滤波在控制电流也是恰当的,这样子省去了MCU要求AD较快切要与PWM配合的麻烦。