电流采样及坐标变换-第二部分.pdf
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2020/2/7 电流采样及坐标变换--第二部分
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电流采样及坐标变换--第二部分
3 坐标变换
永磁同步电机FOC控制中的坐标变换是老生常谈的话题了。还记得刚接触电机控制时，当时最纠结的
问题就是Clarke变换时的系数到底应该是多少；反倒park变换没有这么纠结，变换都是固定的直接用就好
了。但是现在看来，事情却没有原来想来那么简单。
3.1 Clarke变换
Clarke变换的第一个问题是针对刚接触的朋友。Clarke变换有等功率变换和等幅值两种变换方法，此
点不必过于纠结。只要记得等幅值功率变换在转矩公式中是有1.5的，建议感兴趣的同学去推一推。本人习
惯使用等幅值变换。
Clarke变换的标准表达式为 ，这里同时使用了电机的三相电流。然而 ，这是
否意味着我们只需两相电流就可以进行Clarke变换了：
（1） 对于低成本以及性能要求不高的电机控制器或者通用变频器而言，只需采集两路电流信号并进
行Clarke变换即可。当然这会降低系统的可靠性以及容错性。没有采集电流的那一相发生故障时，系统可
能无法及时保护导致烧毁机器等，并且也只能停机等待维修。
（2）对于乘用车电机控制器而言，在高可靠性和功能安全要求下，电机三相电流都必须可靠采样，并
且软件中需要做冗余策略。与此同时，有的电控供应商还要求三个HALL传感器不能来自同一家公司，以防
止电流传感器出现共因失效。因为同一个厂家的生产工艺相同，质量管控相同，设计过程也相同。这很容易
导致共因失效，即使总的产品失效率可能满足要求。在进行Clarke变换之前，首先根据[2.2电流采样故障诊
断]，软件可以判断出哪一路电流采样信号链路出现问题。当某路出现问题时，此路电流采样值变由另外两
路电流值通过 得到，之后在进行Clarke变换。
3.2 Park变换
从书本上看来，park变换公式应该没有多少争议。但在作者看来，park变换是实现电流环高性能控制
的重要前提。这是因为高性能FOC的基本问题就是转子磁场如何才能准确定向，而park变换所用角度直接
影响控制dq轴系和真实转子dq轴系的重合程度。
如果定向不准，转矩以及电流控制精度将会受到影响。Park变换的问题不是在于公式形式本身，而是
在于变换时用到的角度以及角度和电流的时域对应关系上。
图8为转子角度采样时刻示意图。需要注意的是图中的S2时刻虽然滞后于PWM上下溢点，但是它采
集的电流就是PWM上下溢点时刻对应的电机真实三相电流。而Park变换所需要的角度也必须是PWM上下
溢时刻对应的电机转子位置。
原创
电控艺林 2018-11-28电控艺林
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yunqian09
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