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BLDC矢量控制方案_Chinese.doc
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TMPM370
应用手册
无传感器BLDC马达的矢量控制
【 暂定版 】
版本 0.4
2011/07/13
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- 1/46 -
目录
1. 马达控制 3
2. 矢量控制的原理 4
2.1. 方框图 4
2.2. 反馈信息 4
2.2.1. 电流测定4
2.2.2. 位置检测 7
2.3. UVW /αβ变换(Clarke变换) 8
2.4. αβ/ dq 变换(Park变换) 9
2.5. PI 控制 11
2.6. 转子位置估算12
2.7. 频率控制、电流控制 13
2.8. dq /αβ变换(逆Park变换) 13
2.9. αβ / UVW 变换 14
2.9.1. 2相调制的 U、V、W 波形 (Vd = 0 时) 17
2.9.2. 3 相调制的 U、V、W 波形 (Vd = 0 时) 20
2.10. 弱磁控制 23
3. TMPM370马达控制内置电路24
3.1 概要 24
3.1. 电路规格 24
3.1.1. 矢量引擎25
3.1.2. A/D 转换器 32
3.2.3 PMD电路(马达控制电路) 37
4. 用于矢量控制的外部电路 51
4.1 概述 51
4.2 马达控制电路 51
4.3 调试接口 53
4.3.1 概述 53
4.1.1. 调试接口端口的设定 53
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1. 马达控制
马达控制执行流程如图 1 -1所示。
图 1-1:马达控制阶段的状态迁移
马达控制具有图1所示的5个控制阶段。要启动马达使其稳定运转,需要依次进行各阶段操作
即停止(Stop)阶段、定位(Initposition、也称作直流励磁)阶段、强制运转(Force)阶段、强
制→稳定转换(Change_up)阶段、稳定(Steady_A)阶段。各个阶段的处理,需要实施与该阶段相对
应的控制。
停止(Stop)阶段时,马达停止。
定位(Initposition、也称作直流励磁)阶段时,电流流经马达线圈使铁芯处产生磁通量,将转
子的位置固定于0点附近。位置确定完成后,进入下一阶段。
强制运转 (Force)阶段时,转子开始旋转。该阶段并非进行矢量控制反馈处理,而是强制地加
入旋转磁场、转子追随该旋转磁场进行旋转。角速度指令值达到最低频率时,进入下一阶段。
強制→稳定的切换(Change_up)阶段时,马达进行从强制运转切换至稳定状态的处理。使马达
配合转子的位置进行转动(原本马达旋转与转子位置无关)。强制到稳定切换完成后,进入下一阶
段。
稳定(Steady_A)阶段时,按照转子位置和马达目标旋转速度进行驱动。
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2. 矢量控制的原理
无传感器BLDC 马达的矢量控制方框图与各方框处的处理如下。
2.1. 方框图
2-2 控制方框图
2.2. 反馈信息
通过转子位置,相电流,电源电压等进行矢量控制反馈。
2.2.1. 电流测定
检验马达电流的方法有,使用电流传感器的方法以及串联插入分流电阻测量反电势的方法。这
里,就使用分流电阻的方法进行以下说明。
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2.2.1.1 3电阻方式
图 2-3 3电阻方式的驱动电路
马达电流IU、IV、IW 可以根据流经连接在下相的功率器件 x、y、z上的分流电阻Rx、Ry、Rz
的电流Ix、Iy、Iz 计算出来。比如、上相 u 与下相 y、z 处于on时,IV = -Iy、IW = -Iz、IU = -IV -
IW 。运算方法根据磁场的方向θs 的不同而不同。
扇区1 (θs = 0~60): 电流方向 U -> V、W 和 U、V -> W。(100) 和 (110)
IV = -Iy、IW = -Iz、IU = -IV - IW
扇区2 (θs = 60~120): 电流方向 U、V -> W和V -> W、U。(110) 和 (010)
IW = -Iz、IU = -Ix、IV = -IW - IU
扇区3 (θs = 120~180): 电流方向 V -> W、U和V、W -> U。(010) 和 (011)
IW = -Iz、IU = -Ix、IV = -IW - IU
扇区4 (θs = 180~240): 电流方向 V、W -> U和W -> U、V。(011) 和 (001)
IU = -Ix、IV = -Iy、IW = -IU - IV
扇区5 (θs = 240~300): 电流方向 W -> U、V和W、U -> V。(001) 和 (101)
IU = -Ix、IV = -Iy、IW = -IU - IV
扇区6 (θs = 300~360): 电流方向 W、U -> V和U -> V、W。(101) 和 (110)
IV = -Iy、IW = -Iz、IU = -IV – IW
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