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MM32SPIN06x 芯片的永磁同步电机控制器

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MM32SPIN06x 芯片的永磁同步电机控制器

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沙发
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:47 | 只看该作者
国产的灵动微电子公司的
MM32SPIN06x 芯片设计了电机控制器的嵌入式软件部分,对电机控制器的主 MCU 做了选
择并对其涉及到的定时器相关的时序问题和 ADC 模块功能进行详细说明,然后
对基于单电阻采样相电流的方法做出理论分析。基于软件代码及电机控制算法的
需求,利用 Altium Designer 软件完成了对永磁同步电机控制器的硬件电路板的
设计。电路原理图包括了 MCU 相关电路、供电电路以及驱动电路在内的三个部
分,并最终给出 PCB 电路图与实物图。在整个硬件设计过程中,不仅考虑到电
路设计的合理性,也考虑了对控制系统的保护性,确保了电机控制器的可靠和实
用。

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板凳
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:47 | 只看该作者
永磁同步电机的实验平台,硬件上对单电阻采样时的电流建立时
间进行测试;算法上使用本文所设计的电机控制器对过调制算法进行实验验证,
使用 MATLAB 对测得的实验数据进行处理、绘图,并给出在相同电压下,没有
加入过调制算法和加入过调制算法的电机转速对比图和两种情况下定子电压的
图像还有加入过调制算法后,系统在过调制Ⅰ区、Ⅱ区以及调制比等于 1 时的占
空比波形和相电流波形。

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地板
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:48 | 只看该作者

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5
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:49 | 只看该作者

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6
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:50 | 只看该作者

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7
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:53 | 只看该作者
关于过调制算法目前总体上分为两类,一种是单模式过调制方式,这种方
式在过调制区中仅使用一种调制方法
[7]。它的优点是算法简单、方便计算机处理
等,它的缺点为相比于参考电压矢量相位,实际输出电压矢量的相位有比较大
的变化,也就会使输出电压中的谐波含量增大。另一种是双模式过调制方式,
这种方法将过调制区域分为两个区,过调制Ⅰ区和过调制Ⅱ区。在过调制Ⅰ区
中,输出电压矢量与参考电压矢量的相角是相同的,只是改变了输出电压矢量
的幅值;在过调制Ⅱ区中,为了使输出电压矢量尽量连续,同时改变了矢量的
幅值和矢量的相角。文献[8]提出了一种简单的单模式过调制算法,不用计算保
持角,系统中有电流环时不用计算调制系数,输出电压能连续变化,并结合这
种算法设计了一种弱磁控制算法。文献[9]研究了双模式过调制算法的原理,并
对谐波进行分析,在过调制过程中会引入较大的低次谐波(5 次,7 次,9 次,
11 次等),并且总的畸变率会随调制度的增大而增大。文献[10]在无刷直流电
机的控制中使用了一种限定轨迹的双模式过调制算法,并进行了仿真分析。可
以从线性调制阶段到过调制阶段进行连续高精度计算。文献[11]提出了一种快
速 SVPWM 算法,将六扇区模式改为三扇区模式,并在此基础上提出了过调制
策略,减少了计算量。

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8
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 10:54 | 只看该作者

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9
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 11:08 | 只看该作者

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10
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 11:18 | 只看该作者
卡尔曼滤波器法将只适用于线性系统的卡尔曼滤波算法扩展到非线性系统,
利用扩展卡尔曼滤波可以在随机噪声干扰的情况下对系统状态进行精确估计
[24]。
卡尔曼滤波器法有很强的鲁棒性以及良好的动态性能,还具有抗干扰能力强、易
于数字化等优点,但计算复杂,对 MCU 的处理速度要求很高,还有对电机参数
敏感等缺点使其在实际应用中有所限制。
滑模观测器法与传统控制算法的根本区别在于滑模观测器的不连续性
[25]。
SMO 对系统模型的要求较低,且对电机参数和外界干扰具有较强的鲁棒性。但
由于固有的不连续,在控制过程中仍然存在高频抖振,不能适用于低速范围。
反电动势法在永磁同步电动机无传感器控制中得到了广泛的应用
[27]。其原理
是通过某种特殊的方法得到两相静止坐标系下的反电动势,从而得到转子的位置
和速度信息。依赖于基本模型的反电动势法算法简单但对定子电阻和电感敏感。
另外,反电动势的大小与速度成正比,因此该方法不能很好地应用于低转速范围,
信噪比较小,不能应用于静止状态。因此,它只适用于在高速范围内运行的永磁
同步电机。

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11
wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 11:28 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 11:57 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:03 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:03 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:09 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:11 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:13 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:15 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:21 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2022-1-28 12:22 | 只看该作者

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