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无刷电机之双闭环控制

首先,我们要认识无刷电机120度方波驱动的运行中,力矩是变化的,如果电流恒定,在任何一个霍尔换相区间内,瞬时力矩是安变化的(可以认为是弦波的一部分),这一点在以前的文章中也有所提到,因些我们说电流与力矩的关系,要理解为平均电流与平均力矩。
其实这一点,我们也可以从一些关于永磁同步电机控制的文章中有所了解,比如讲永磁同步电机一般会讲其分类,分其为隐极(表面贴)与凸极(内嵌与内插式)。这两类电机的优缺点也会说,隐极电机动态响应好,线性度好;凸极的差,但是功率密度高。间接说明无刷电机(属于凸极电机一种),电流与力矩并不是线性,但是力矩要高些。
因为双闭环中的电流环是平均电流的控制。
其次,一般双闭环设计中,检测的电流为瞬时值并不是平均值。另注意,假设占空比恒定,无刷电机换相后,电流是从0增大到一定值。即使加上电流换,电流也是从0增加的,因为电机电感的原因,电流上升肯定有个最小值。因些整个的电机控制中,电流也是波动的。
因为控制电流瞬时值是无太大意义。即使你控制瞬时值,但是因为电流换相电流波动很大,速度信号脉冲数较低,因此速度环的调节是很慢的,但是这时电流是很低很容易饱和,当电流达到给定时,速度在调节反而容易引起震荡。
因此控制中用平均电流也控制,更容易得到无刷电机应有的效果。因此对采集瞬时电流的系统,要对电流进行数字滤波得到平均值后在控制电流环。如果对价格敏感的系统,直接采用硬件滤波在控制电流也是恰当的,这样子省去了MCU要求AD较快切要与PWM配合的麻烦。

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