永磁同步电机FOC控制下相电流直流分量影响与抑制策略研究

永磁同步电机在矢量控制时需要对电机相电流进行采样,采样过程中参考电平波动等诸多因素都会造成相电流中包含直流分量,此外直流电压注入法等永磁同步电机参数在线估计方法,也会在相电流中引入直流分量。本文详细分析了不同情况下直流分量的产生机理,研究了直流分量对控制效果、转矩脉动、效率等性能的影响。提出一种可滤除三相交流信号中直流分量的数据处理方法,该方法对不同因素引入的直流分量均能起到良好的抑制作用,从而增加控制稳定性,降低转矩波动,仿真和应用实践验证了算法有效性。

基于滑膜观测的FOC无刷电机控制系统设计

针对目前全驱动型机器人的高工作精度以及高稳定性需求,设计全驱动型机器人关节驱动控制系统。基于无刷电机数学模型,电机驱动方案采用矢量电机控制算法FOC,电机角速度位置采用有感、无感相结合获取,即在启动以及低速转动下采用位置传感器,在中高速转动下切换使用滑模观测器。观测器对电机反电动势观测值进行运算处理,获得电机位置和速度。在MATLAB/Simulink搭建控制模型,验证算法可行性。仿真结果表明:在负载情况下,中低转速下,控制精度低,低成本位置传感器足以满足控制需求;在中高转速下,位置获取方法切换为滑模观测器,此时无位置传感器控制,无需使用高精度位置传感器,根据电机运行的电流观测到的位置,足以满足中高转速需求。且观测器监测内部运行状态,无视外界影响,大大提高控制系统的响应性与稳定性。

基于STM32F411的无刷直流电机FOC控制系统设计

以STM32F411CEU6单片机作为主控制芯片,采用矢量控制策略,设计了一种基于STM32F411的无刷直流电机矢量控制系统,实验结果表明,该无刷直流电机矢量控制系统可以对电机的转速进行精准的控制。

基于改进型FOC算法的电机控制系统的设计

设计了一种以STM32为主控芯片,基于改进型磁场定向控制(Magnetic Field Oriented Control,FOC)的电机控制系统。该系统采用的CAN总线控制,具有自动检测错误和修复功能,减少布线,有效降低控制系统的故障率,实现控制系统内部模块之间的复杂通讯和电机之间的交流。运用FOC矢量控制算法来控制电机的运转,选择霍尔传感器作为FOC的位置传感器,来获取转子的角度信息和速度信息,经过Clarke变换、Park变换、Park逆变换后输出轴与轴的电压传输给逆变电桥,进行矢量脉宽调制,驱动电机转动,最终实现系统的精准控制,其中基于自抗干扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)算法代替了传统的PI速度控制环,只保留了PI电流环。控制系统中还加入了预充电和故障处理检测功能,实时检测高压安全状况,在功率管发生短路等故障情况时可及时采取保护措施,实现最大程度保护控制器和操作人员的安全。该控制系统具有较好的现实性以及适用性。

基于扰动观测器的五相永磁同步电机开路和短路容错矢量控制

针对反电动势含有3次谐波的五相永磁同步电机(PMSM)开路和短路故障导致转矩脉动大的问题,该文提出一种基于扰动观测器的矢量控制(DOB-FOC)策略。该策略基于降阶正交变换矩阵在同步旋转坐标系上建立PMSM开路故障情况下的基波模型,将3次谐波反电动势、短路电流等作为扰动信号。在此基础上,设计扰动观测器,观测出以上扰动导致的转矩脉动,将其转化为q轴补偿电流前馈到q轴电流指令中,有效地抑制了故障导致的转矩脉动,并且实现了PMSM在开路和短路故障情况下的平稳无扰运行。仿真和实验结果验证了所提容错策略的有效性。

基于FOCS的液位控制实验系统的开发

介绍了基于FOCS系统的液位控制实验系统的开发,并详细介绍了实验系统的硬件结构、软件、特点和实验系统可进行的实验内容。

电动车用永磁同步电动机FOC控制系统实现

电动机驱动系统性能是决定电动车驾驶品质的因素之一。为提高驱动性能要从系统水平上进行优化,包括控制策略、电机、功率电子器件以及微电子技术等4方面内容。FOC控制因转矩平稳、速度范围宽、启动制动性能好而成为动力牵引方面的首选控制策略。基于FOC的电动车控制效果取决于3个主要因素:PI控制器参数、定子电流采集的精确度以及转子位置信号采集的精确度。为实现不同工况下永磁同步电动机大范围调速的基本功能,提出了基于FOC的永磁同步电动机控制系统方案,该方案通过对关键参数的调节和相关信号的处理,可使被控电动机取得良好的调速效果。

基于泰芯TX8M2260的矢量变频器

针对传统矢量变频器成本高、结构复杂等问题,设计了一种基于TX8M2260微控制器的矢量变频器设计方案,该方案充分利用了TX8M2260的高性能低功耗特性以及其特有的硬件加速单元(MDU),并且采用了一种结构紧凑、成本效益高且高度集成化的硬件架构。通过对基于FOC理论的控制算法的实施和对硬件设计的优化,提出的矢量变频器在TX8M2260平台上进行了实现和实验验证。实验结果表明,所设计的矢量变频器成功实现了要求的各项功能,并具有良好的动态性能和稳定性,这进一步证实了这种矢量变频方案的方便有效。

电动汽车永磁同步电机无传感器FOC-DTC混合控制系统

针对电动汽车中永磁同步电机(PMSM)的高效控制问题,提出一种基于磁场定向控制-直接转矩控制(FOC-DTC)混合系统的无位置传感器控制系统.首先,在考虑FOC和DTC的各自优势下,构建FOCDTC混合控制系统,提高系统的稳定性和鲁棒性.然后,融入弱磁控制技术,提高电机高速运行时的控制性能.最后,利用滑模观测器,根据电机αβ轴的电流信息来估计电机转速,实现无位置传感器的PMSM控制系统.仿真结果表明,提出的系统能够准确且稳定地控制电机转速,具有可行性和有效性.

基于FOC系统的实验教学平台的开发

飞行运行控制(FOC)是航空公司的综合运行管理系统。将FOC系统引入实验室,并对其进行二次开发,构建FOC实验教学平台,探索利用企业生产系统建设实验室的途径。应用客户端/服务器访问模式和数据库管理技术,在FOC系统上附加教务管理子系统、检查评估子系统、模拟练习子系统、动态数据模拟生成子系统,建立了基于FOC系统的实验教学平台。采用"应用服务器"的访问策略和"数据库分区"技术,解决了动态数据模拟生成子系统运行速度慢、效率低等问题。

基于硬件FOC的无刷直流电机驱动器设计

针对目前无刷直流电机(BLDC)驱动器尺寸大、控制效果不理想、稳定性差等问题,设计了基于硬件矢量控制(FOC)的无刷直流电机驱动器。以TMC4671为控制核心,通过电流采集电路实时跟踪相电流,通过编码器获得电机实时位置信息,通过半桥驱动电路驱动电机。TMC4671为硬件FOC芯片,内部通过硬件的方式实现FOC算法。对比软件方式,运算速度更快、稳定性更高。该驱动器的设计能能够为相关开发人员提供参考,并且由于芯片集成度高,尺寸小,使得高性能的嵌入式电机控制成为可能。

基于模糊控制FOC的永磁同步电机死区补偿

为了保证死区时间效应的消除效果,针对实际使用中永磁同步电机解耦参数不定、逆变器存在个体差异及温漂,并且静态补偿效果差的问题,提出一种在理论计算调整SVPWM占空比的基础上,基于模糊控制算法和磁场定向控制算法(FOC)的永磁同步电机死区补偿方法。通过采集和观测实时的输出电压等数据,动态调节SVPWM死区补偿大小,使输出波形在变化环境下有更好的补偿效果。选择实际输出波形存在的谐波成分多少作为评价标准,通过仿真和实验验证了该方法相对传统方法具有更好的实时响应性能。

基于可编程控制器的永磁同步电机控制方法

为降低永磁同步电机的速度和扭矩波动,该文提出基于可编程控制器的控制方法。基于永磁同步电机数学模型,利用PLC结合FPGA构建控制架构。编码器解码模块确定电机方向并测量速度,PLC模块根据输入速度及期望值,运用PID算法获取期望电流。ADC模块采集实时电流,经变换后与期望电流作为PLC输入,得到期望电压。该电压经逆变换后输入SVPMW模块调制,控制电机功率。实验显示,该方法能精准测量电机实时转速,快速控制电机到达期望转速,保证扭矩和速度波动平稳。

基于FD6288设计的经济型无刷电机驱动器

无刷电机是大多数机器人主要动力来源,而配套的无刷电机驱动器也成为决定机器人成本的关键部件。市面上应用于机器人无刷电机驱动器的主流硬件方案为德州仪器的DRV8301驱动方案,该器件由于庞大的需求量而一直处于高昂的价格,针对此问题,基于STM32嵌入式控制系统,采用国产FD6288驱动IC配合INA240电流采样芯片低成本硬件驱动方案。电机的控制方式采用场定向控制(FOC)算法。通过AD (Altium Design)对选定的器件设计原理图和PCB,并焊接元器件,通过示波器检测功能板输出波形的稳定性。驱动软件使用Keil IDE编写,通过串口将代码无刷电机驱动驱动电机过程中的各相关键数据打印到上位机,通过数据分析驱动器控制及电机的响应能力,进而调整对应的参数。驱动器电路板调试结果证明提出的驱动方案能使无刷电机稳定运行,为机器人无刷电机驱动器提供一个可行的方案。

基于机器视觉的自动识别追踪系统

设计一种低成本、高精度的基于机器视觉的自动识别追踪系统,应用于具有多个摄像头传感器的机器人、自动驾驶车等,以实现对目标的自动识别、指示及实时追踪,通过控制二维云台执行机构完成指示和跟踪检验任务,并为扩展实现其他任务提供平台。经测试,系统具有较强的稳定性和准确性,满足设计要求,而且性价比高,为相关技术研究和控制系统开发提供参考解决方案。

基于DSP和FOC控制算法的交流电机调速控制系统

现代电机控制的发展在提高性能、降低损耗、减少成本和其它不断出现的新的技术指标及特殊应用上的要求越来越高,因此有许多新的复杂的控制算法产生。交流电机有许多直流电机所没有的优点,但是对于交流电机的控制相对直流电机更为困难。而DSP的应用使得交流电机控制系统无论是在结构复杂程度、成本和效率上都有很大改观。本文结合了交流感应电机的速度控制中较为有效的控制方法即磁场导向控制(FOC)理论和TI公司的DSP控制器TMS320LF2407介绍了DSP在电机闭环控制中的应用。

一种基于FOC与PID算法的无刷电机的驱动设计与实现

RoboMaster全国大学生机器人大赛是国内最大的机器人擂台赛事,其中快速突击、即打即走的战术是获得好成绩的前提。然而该项战术对机器人的电机响应速度及电机驱动器要求非常高,无刷电机是机器人的最佳选择,但是与之相匹配的无刷电机驱动器无论从硬件设计还是软件设计上都存在较高难度。文章提出了一种改良的无刷电机硬件控制电路,并利用FOC算法和PID位置闭环控制算法提高无刷电机的功率密度并加强安全性和可靠性,有极高的市场价值。

基于DRV8302的FOC无刷电机驱动设计

基于坐标映射的角度阐述了FOC算法表达的简化方法,使算法可以引入单片机,从而设计出实用性强、应用范围广的无刷直流电机驱动方案。通过软硬件结合的方式进行设计,软件方面采用FOC磁场定向控制作为主要算法,硬件方面选择ST公司的STM32F103C8T6作为主控MCU,选择TI公司的DRV8302作为驱动芯片,设计了电压型三相逆变电路以驱动电机。结合Matlab/Simulink仿真平台搭建模型与单片机端口,通过将数据发送到上位机的方式进行方案验证。结果证明,该FOC无刷直流电机驱动方案能够驱动电机稳定运行,且性能良好。

基于BLDCM和FOC算法的汽车电子水泵控制系统设计

为推动汽车电子水泵技术的发展,基于无刷直流电机和磁场定向控制算法设计了一款额定工作电压为12 V、额定功率为200 W的汽车电子水泵控制系统。选择Infineon TLE987X作为该系统的主控芯片,对传统的磁场定向控制算法进行改进,提出半闭环电机启动方式,结合空间电压矢量脉宽调制技术,设计汽车电子水泵的控制策略。设计实验对该控制系统进行性能测试,测试结果表明,汽车电子水泵控制系统能够稳定工作,性能指标满足设计要求。

面贴式永磁同步电机无传感器FOC控制的设计

本文研究了面贴式永磁同步电机的无传感器FOC控制,分析了基于滑模控制的转速和位置估计的方法,针对低通滤波器造成的电机转子位置估算误差提出了一种分段线性补偿的方法,并给出了一种永磁同步电机开环启动的方法,将理论和公式改造成易于编程的实现的形式,方便把理论转化为控制程序。并对这种控制器进行了设计。实验结果表明本文设计的滑模观测器能够很好的观测反电势、估算电机转子的位置和速度,系统具有较好的鲁棒性,具有十分重要的工程前景。