MicroChip中关于启动斜坡加速参数的计算

只看该作者 · 2022-11-26 18:28

无传感器控制
一般情况下，无传感器控制采用状态观测器的方式，常见的无感FOC状态观测器有滑模观测器、龙伯格观测器、卡尔曼观测器，在众多的观测器中，滑模观测器应用是比较广泛的，MicroChip提供的无感FOC方案就是采用的滑模观测器。在无感FOC控制中，启动是一个关键问题，本文着重分析MicroChip的Sensorless中关于启动模块的实现.
无传感器启动过程
在MicroChip无传感器控制中，启动过程分为三个阶段，锁定–>斜坡加速–>速度闭环，首先来看一下MicroChip的代码：

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if(uGF.bit.OpenLoop)        

        {

                if (Startup_Lock < MotorParm.LockTime)

                        Startup_Lock += 1;        // This variable is incremented until

                                                                // lock time expires, them the open loop

                                                                // ramp begins

                else if (Startup_Ramp < MotorParm.EndSpeed)

                        // Ramp starts, and increases linearly until EndSpeed is reached.

                        // After ramp, estimated theta is used to commutate motor.

                        Startup_Ramp += DELTA_STARTUP_RAMP;

                else

                {

                        // This section enables closed loop, right after open loop ramp.

            uGF.bit.ChangeMode = 1;

            uGF.bit.OpenLoop = 0;

                        Theta_error = ParkParm.qAngle - smc1.Theta;

                }

                ParkParm.qAngle += (int)(Startup_Ramp >> 16);

        }

        else

        {

                ParkParm.qAngle = smc1.Theta + Theta_error;

                if( (_Q15abs(Theta_error) > _0_05DEG)&&(trans_counter == 0))

                {

                        if (Theta_error < 0)

                                Theta_error += _0_05DEG;

                        else

                                Theta_error -= _0_05DEG;

                }

        }

主要参数分析
我们主要来分析一下程序中MotorParm.EndSpeed变量和宏定义DELTA_STARTUP_RAMP是怎样计算的。首先，找到有关代码如下：

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#define DELTA_STARTUP_RAMP        (unsigned int)(MINSPEEDINRPM*POLEPAIRS*LOOPTIMEINSEC*LOOPTIMEINSEC*65536*65536/(60*OPENLOOPTIMEINSEC))



MotorParm.EndSpeed = ENDSPEEDOPENLOOP * POLEPAIRS * LOOPTIMEINSEC * 65536 * 65536 / 60.0;

其中，MINSPEEDINRPM和ENDSPEEDOPENLOOP均是指切入速度闭环的最小机械转速(单位:RPM)，默认为500r/min，LOOPTIMEINSEC是开关周期(开关频率的倒数)，POLEPAIRS是电机极对数，OPENLOOPTIMEINSEC是斜坡加速的时间(单位:秒)。
现在已知的是，我们要到的最终转速是N=500RPM，需要在斜坡加速时间Tramp达到这个速度，要计算每个PWM角度的增加量的增加量。假设电机极对数为P，开关频率为Fpwm，于是我们可以这样计算：

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     DELTA_STARTUP_RAMP=(N*P/60)*65536/Fpwm/(Fpwm*Tramp)

(NP/60)是每秒电气速度，除以Fpwm表示最终每个pwm的电气速度，要在(FpwmTramp)个PWM时增加到这个电气速度，就可以得到DELTA_STARTUP_RAMP，DELTA_STARTUP_RAMP类似于加速度的概念，可以解释为每个PWM角度增加量的增加量