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#征文#浅谈无刷电机驱动FOC算法之双、单电阻采样算法

BLDC(无刷直流电机)和PMSM(永磁同步电机)的驱动采用FOC算法来实现成为越来越多人的选择。硬件上采用三相逆变桥臂来对电机进行驱动,如下图:

        

双电阻采样:

FOC的基本控制算法如下图。

低侧电流感应拓扑使用位于相底部或直流总线返回路径的电阻器来测量流过相的电流。无论使用何种电阻器配置(单电阻、双电阻或者三电阻采样),电流只能在下部开关打开时测量。电流信号必须干净才能正确采样电流。干净的电流信号或电流信号的表示必须没有振铃或噪声。本文主要讲到双电阻和单电阻电流测量技术(三电阻采样就不再讲了,现在基本上没人用了)。

双电阻采用需要对电机的a,b相电流进行采样,

其中c项电流Ic+Ia+Ib=0,计算出c项电流,再根据Clarke变换和park变换得到Id和Iq。从而进行FOC算法控制(具体FOC算法的控制原理,本文不再赘述,这个网上资料很多)。

单电阻采样:

单电阻采用是对单相的电流进行采样,三相的负端直接短接,短接后再通过采样电阻进行采样控制。

在开A相桥臂上管和B、C桥臂下管时即(100)如下图

电流流向如下图,从A相绕组进,B、C绕组出,Idc=+Ia。

在开A、B相桥臂上管和C桥臂下管时即(110)如下图,Idc=-Ic。

令A桥臂为AH,B桥臂为BH,C桥臂为CH,上管开时为1,下管开时为0。可以得出下表,计算出Idc的实时电流等于多少。从而计算出Ia、Ib、Ic三相电机绕组电流,再进行FOC算法控制。

优缺点对比

相较于单电阻采样,双电阻采样的更成熟,算法控制鲁棒性更强。单电阻采样对控制算法要求更高,鲁棒性稍差,但是成本更低。

不管是单电阻采样还是双电阻采样,无传感器FOC算法里面其实还有一个观测器(主要跟踪转子和定子的角度),采用观测器算法才能实现无传感器FOC(以后再和大家分享)。

申明:由于本人水平一般,分享的知识有误,或者采用的方案不够好的,欢迎各路大神指正批评,给大家带来的不便,敬请谅解,本文观点仅供参考。

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  • hello-boy 2023-12-04 09:24
    单电阻采样算法看起来和双电阻采样相比,原理上只是复杂一点,好像也比较简单,但是真正实现起来就不是那么回事儿了,做软件算法的朋友应该体会比较深
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