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用C2812芯片能实现BLDCM的矢量控制吗

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nongfuxu|  楼主 | 2010-12-29 21:03 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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nongfuxu|  楼主 | 2010-12-31 13:43 | 只看该作者
看样子,此贴要废了.

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nongfuxu|  楼主 | 2011-1-2 12:40 | 只看该作者
自问自答: 从这几天查到的资料中分析出,一般情况下,矢量控制需要精确的转角位置信号,而这一点在现有电机条件下,比较难以实现,而且从三个反电动势E推算出的角度,既没有光电编码器精确,细腻,还远比它花费时间.
所以,没有位置传感器,难以实现BLCDM的矢量控制.
另外,若不要求电机实现精确的位置伺服控制,仅仅要求低速,或者超低速时不失控,可以用正弦曲线状方式控制BLCDM.即为了适应某些特殊需求,在正常转速下用梯形波状控制,当速度低于fo-df时电机控制模式切换到正弦曲线状方式,当速度提高到fo+df时,切换到梯形曲线状方式.

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地板
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-2 18:19 | 只看该作者
本帖最后由 nongfuxu 于 2011-1-3 15:25 编辑

在"基于DSP的直流无刷电机控制器的硬件设计"一文中有张光电编码器结构图,贴上. 看图后想起十几年前在一台进口伺服电机上看到光电编码器结构,这张图的光路设计太有才了.

原始结构的光电编码器.gif (3.56 KB )

原始结构的光电编码器.gif

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5
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-2 20:19 | 只看该作者
据说STM32F10X也能控制BLCDM, 没有看到相关函数库及说明, 不过看到了在PMSM上应用pdf, 二者应该在运算量和软件硬件要求上差不离.
有STM32F,那BLCDM控制器的成本就大幅下降了.可惜我们不做此类产品.

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6
xwj| | 2011-1-2 21:09 | 只看该作者
在"基于DSP的直流无刷电机控制器的硬件设计"一文中有张光电编码器结构图,贴上. 看图后想起十几年在一台进口伺服电机上看到光电编码器结构,这张图的光路设计太有才了. ...
nongfuxu 发表于 2011-1-2 18:19


——没啥有才吧?全都是这样设计啊
正交编码,可以同时检测到方向

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7
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 12:26 | 只看该作者
这样设计的正交编码(光路设计部分)太有才了.

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8
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 12:27 | 只看该作者
当科普原理图还不错.

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9
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 12:42 | 只看该作者
到现在为止,对PMSM和BLCDM在电磁原理及机械结构上存在什么样的差别,有点迷惑不解.
到现在为止还不明白PMSM和BLCDM在结构怎样区别, 明知有区别,PMSM不是BLCDM,但了解不清它们之间差异在哪里? 是电机的生产成本,质量控制,还是电机驱动器方面差别很大?
老牛们说一点,教教老弟我.

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10
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 15:39 | 只看该作者
本帖最后由 nongfuxu 于 2011-1-3 16:21 编辑

收集了一些与"PMSM和BLCDM"有关的名词解释资料,希望早点了结心中的迷惑!

1/永磁同步电机,按磁链路分成,永磁直流无刷电动机,和 永磁同步电动机.
           来自  电子版中文图书

2/PMDC/PMAC also called BLDC
           来自  ST7MC THREE-PHASE BLDC MOTOR CONTROL SOFTWARE LIBRARY.pdf

3/ 3相PMSM 是一种永励电机(有点废,PM本来就是永久磁场意思)。可以用一个与电源频率同步的恒定速度进行旋转,而不受负载和线路电压的影响。BLDC 电机是一种电气旋转机械,具有类似于感应电机的经典的三相定子。其转子表面装有永磁体。它也称为电子换向电机。
           来自  freescale针对56F8000 数字信号控制器广告软文

4/ 有二种类型的BLCD电机,一类是trapezoidal type, 另一类是sinusoidal type. sinusoidal type需要高分辨率的位置信息.(读后觉得有点想PMSM,即PMSM和BLCDM都是BLCD电机)
           来自  BLDC Motor Model and Control.pdf

5/ PMSM与BLCDM差不多,看贴图右边BLCDM字样
           来自  跑步機外轉式同步馬達控制器開發實務 Development of The Outer Rotor PMSM Controller for Treadmill
System

6/ Permanent Magnet DC (BLDC)
           来自st相关.pdf

Outer Rotor PMSM Controller框架.JPG (47.06 KB )

Outer Rotor PMSM Controller框架.JPG

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11
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 16:13 | 只看该作者
隐隐约约觉得PMSM(永磁同步电机)和BLCDM差得不远, 是不是说PMSM中分AC和DC二类,而PMSM中DC那个类就是BLDCM? 还是BLCDM中sinusoidal类就是PMSM?

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12
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 16:16 | 只看该作者
没有高人指点,就像瞎子摸象一般.:'(

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13
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 16:26 | 只看该作者
接10L

7/ The BLDC Motor: Also called brushless Permanent Magnet DC (BLDC) or synchronous DC motor
         来自:BLDC Motor basics.pdf  by st

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14
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 17:07 | 只看该作者
8/ 无刷直流电机按照工作特性,可以分为两大类:
 1.具有直流电机特性的无刷直流电机::反电动势波形和供电电流波形都是矩形波的电机,称为矩形波同步电机,又称无刷直流电机。这类电机由直流电源供电,借助位置传感器来检测主转子的位置,由所检测出的信号去触发相应的电子换相线路以实现无接触式换相。显然,这种无刷直流电机具有有刷直流电机的各种运行特性。
 2.具有交流电机特性的无刷直流电机::反电动势波形和供电电流波形都是正弦波的电机,称为正弦波同步电机。这类电机也由直流电源供电,但通过逆变器将直流电变换成交流电,然后去驱动一般的同步电机。因此,它们具有同步电机的各种运行特性。
  上面是我刚在网上看到的,按上述说法第一类就是bldc,第2类为pmsm?
       摘自西莫

9/ pmsm与bldc马达本体差别:
  1.定转子结构:定子方面,BLDC比较流行用跨距为1的分数槽绕组,PMSM多采用和异步电机相同的绕组形式;转子方面,BLDC为了获得较高的功率密度,多采用较多极对数的表贴磁钢,使气隙磁场波形尽可能接近梯形波或方波;PMSM气隙磁场波形尽可能接近正弦波,多采用嵌入式磁钢已获得较好的弱磁升速性能,也有采用表贴磁钢的,但多为不均匀气隙。
2.驱动方式:BLDC采用方波电流驱动,有120度和180度导通两种模式;PMSM都是180度正弦波驱动的,现在比较流行SVPWM控制;
3.BLDC也可用做PMSM:当BLDC气隙波形接近正弦波时,未获得更为平滑转矩,可以采用PMSM的驱动方式。 就说这么多吧,待高手补充。
       摘自西莫

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15
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 17:14 | 只看该作者
接 10L

10/ The difference between PMSM and BLDC
  These are really the same thing. The term "brushless DC motor" is really a marketing term to encourage people to think of the motor with its associated drive as a drop-in replacement for a brush DC motor and its drive.
  The early motors sold as brushless DC motors tended to be "trapezoidally wound" (i.e. to have trapezoidal back EMF profiles) so they could be reasonably commutated by simple switching techniques from the DC bus (usually called six-step commutation). These days, most of these motors are "sinusoidally wound" and optimally controlled with a more sophisticated sinusoidal commutation algorithm.
  To further compound the confusion, some companies refer to trapezoidally wound motors as "brushless DC servos" and to sinusoidally wound motors as "brushless AC servos". I consider this a horrible distinction in terminology, because both motors require AC inputs to move in one direction; it's just that the shape of the optimal input is a little different.
       摘自 http://www.control.com/thread/1026172925

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16
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 17:21 | 只看该作者
接 10L

11/  可不可以用正弦波控制方法(PMSM电机的控制方法)来控制BLDC电机
     >>>>是可以的
     可不可以用方波控制方法(BLDC电机的控制方法)来控制PMSM电机
     >>>是不可以的
     如果可以,性能上差别大吗?
     >>>正弦波驱动要比方波驱动性能好多了
         摘自 http://www.gongkong.com/webpage/ ... 15044900001-1.shtml

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17
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 17:28 | 只看该作者
接 10L
12/ PMSM和BLDC的区别:
反电势不同,PMSM具有正弦波反电势,而BLDCM具有梯形波反电势。定子绕组分布不同,PMSM采用短距分布绕组,有时也采用分数槽或正弦绕组,以进一步减小纹波转矩。而BLDCM采用整距集中绕组。
运行电流不同,为产生恒定电磁转矩,PMSM需要正弦波定子电流;BLDCM需要矩形波电流。(个人不认同,BLCDM也能用矢量控制)
运行方式不同,PMSM采用三相同时工作,每相电流相差120°电角度,要求有位置传感器。BLDCM采用绕组两两导通,每相导通120°电角度,每60°电角度换相,只需要换相点位置检测。(个人不认同,BLCDM也能用矢量控制)
     摘自: http://motor.5d6d.com/thread-672-1-1.html
FOC并不永远是用于PMSM的专利

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18
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 17:34 | 只看该作者
本帖最后由 nongfuxu 于 2011-1-3 17:41 编辑

接 10L
13/ 本质是相同的电机,都是永磁同步电机(PMSM)。
PMSM反电势波形也未必是正弦的,是根据系统需要设计的。目前二者控制上也趋同,BLDCM也由传统的120度导通方式往180度正弦转变,其实就是PMSM的控制方式。
追根溯源,BLDCM之所以叫做直流电机,是因为从逆变器直流母线侧看进去像一个直流电机,又没有电刷,因此也叫做ECM电子换向电机。但严格来说,没有真正意义的直流电机,电枢绕组里面都是交流的,四轴飞行器械换向还是电子换向。叫BLDC是一种概念炒作。

14/ Permanent magnet motors: Are PMSMs the same as BLDCs?
There seems to be some confusion within the industry about the terms 損ermanent magnet synchronous motors?(PMSMs) and 揵rushless DC (BLDC) motors? I抳e talked with several different application engineers at different companies who抳e said that BLDCs and PMSMs are the same. But are they? It抯 true that they are both permanent magnet-based motors with the same basic structure, consisting of permanent magnets on the  rotor and windings on the stator. The drive currents in the windings must be synchronized with rotor position feedback, which can come from sensors -- typically Hall effect -- on the rotor, or by evaluating the motor抯 back electromotive force (EMF). In general you抎 prefer to use a sensorless motor and save the additional part and cost.
One thing everyone agrees on is that the drive signals for the two motor types are different: A PMSM is driven sinusoidally, while a BLDC is driven trapezoidally making the PMSM much quieter, both electrically and mechanically. Plus, it has virtually no torque ripple.
So, while the basic architecture of the PMSM and BLDC motor is the same, their actual design at the detailed level is dictated by how they are driven. Here抯 how Dr. Aengus Murray of International Rectifier, explains the difference: 揂 PMSM is designed to have a sinusoidal back EMF, so the rotor is shaped to a sinusoidal flux profile. A BLDC motor needs to have trapezoidal back EMF, so the rotor needs to have a uniform flux profile.?
How does the different flux profile affect the physical motor design? 揂 BLDC needs to have a low winding inductance so it typically uses surface mounted rotor magnets. A motor with interior permanent magnet (IPM) rotor is not suitable for BLDC control because of the high inductance, but a PMSM controller can get 15% more torque from the IPM motor.?
Which raises the question, why doesn抰 everyone use PMSMs instead of BLDC motors? Because until recently programming the complex sinusoidal waveform control algorithms drove the development costs too high and required a more powerful (and more expensive) processor than what抯 needed for the relatively simple trapezoidal control of a BLDC motor. With the motor control development platforms recently introduced by companies such as IR, Microchip, Freescale, and STMicro, the algorithm development is already done for you, and you don抰 have to be a algorithm jock to use a higher-torque, low-noise, energy efficient PMSM.

    都摘自: http://bbs.simol.cn/thread-35167-1-1.html
     FOC并不永远是用于PMSM的专利

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19
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-3 17:56 | 只看该作者
摸大象到目前为止,得出以下结论
1/到目前为止,PMSM主要用在大功率应用场合, 像空调,冰箱,扫地机等小功率应用场合用BLCDM的多.
2/单纯矩形电流控制只能用于BLCD,而FOC/正弦状电流控制既用于PMSM,也能用于BLCD.
3/成本低的用8位MCU就能完成PMSM的矢量控制控制(Freescale公司的三相BLDC/PMSM低压马达控制方案采用MC9S08AC16系列器件),需要低速,高速都可行时选用类似 F2812

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20
nongfuxu|  楼主 | 2011-1-4 08:52 | 只看该作者
总算找到权威解答了.
15/向电机定子绕组输入三相对称方波电流而定子感应电动势为梯形波的,称为BDCM,
  而向电机定子绕组输入三相对称正弦波电流而定子感应电动势为正弦波的为PMSM.
  实际上它们都是直流无刷电机(BLDCM) 来自: 郭庆鼎编写的书.

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