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TI InstaSPIN---一种可以使几乎没有经验的人员也可以快速、完全控制电机的技术解析

专家
2013-08-13 14:30:46    评分

  在高性能的电机控制应用中,我们一般用到磁场定向技术(FOC)。这个方法的原理比较直观,主要是将三相定子电流通过坐标变换,分解为转矩分量和励磁分量,然后分别控制。这一算法涉及到以下步骤:

      本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/158895.htm

  1. 使用Clarke 和Park 变换,将编码器的3 相反馈电流输入和转子位置转换为正交和直流电流分量。

  2. 使用这些电流分量作为两个并行运行的比例和积分(PI) 控制器的输入,将直流电流限制为零,把正交电流保持在所需的扭矩水平上。

  3. 通过Clarke 和Park 反变换,将PI 控制器的直接和正交电流输出转换回3 相电流。其原理如图1所示。

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  FOC的基本原理在从事电机控制的开发人员中可谓众所周知,但是真正能够把其性能发挥好却并不容易,主要的几个问题是:

  1) 采样的问题:包括电流的采样精度、编码器的分辨率和计算延时等。

  2) 调节器的设计与调谐,如果不清楚电机的参数则很难进行,目前很大程度上仍然是采用试凑的办法,费时费力,而且容易受到电机参数漂移的影响。

  3) 电机磁链的计算问题:不管是定子的,转子的还是气隙的,如果磁链计算的不准确,则整个FOC定向的基础,即定向角度都会产生偏差,严重影响性能。

  针对以上问题,TI在C2000系列DSC上面(目前支持TMS320F2806xF系列,包括(80和100管脚的69F, 68F和 62F)提出了InstaSPIN 电机解决方案,在此对其进行一下技术上的解析,希望起到抛砖引玉的作用。

  目前已经开发好的InstaSPIN算法主要面向3个应用场合,如表1所示。

TI InstaSPIN---一种可以使几乎没有经验的人员也可以快速、完全控制电机的技术解析

  其实现的具体方法是,在控制器的ROM中,嵌入了TI自己开发的FASTTM技术。这一技术本身的原理比较复杂,但是在用户端来看,我们面对的主要是一些寄存器,包括控制寄存器、数据寄存器等,只要正确控制相应的寄存器就可以正确发挥它的性能了。FASTTM技术主要包括以下方面:




关键词: TI     寄存器     电机控制          InstaSPIN    

专家
2013-08-13 14:33:59    评分
2楼

  1) 无速度传感器条件下的定向控制

  在一些比较苛刻或者需要很低成本的工业场合,往往无法安装编码器,这时无速度传感器的方案是唯一选择;但是其原理往往比较复杂,并且很难在低速的情况下取得理想的性能。FASTTM技术为用户解决了这一难题。它需要无速度传感器根据电机的电流、电压和逆变器直流母线的电压,根据一定的数学关系来观测无速度传感器条件下磁场定向所需要的关键变量的值,包括磁链、FOC定向角、转速、转矩等。具体使用的数学关系目前并没有开发,这应该算是TI的核心技术或者商业机密,但是这并妨碍我们使用它,并理解其工作方法。其原理框图图2 所示。

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  2) 电机参数的自动识别

  通过电机参数的自动识别,结合一些控制理论中的自适应和自整定理论,从而可以大大减轻甚至完全将工程师从复杂且耗时的调节器整定工作中解放出来。

  3) 负载惯量的自动识别

  在初始状态下识别负载惯量,可以设定一个相对保守但是完全可用的调节器参数,如果对性能要求不是太高,甚至不需要再对其进行调节。在运行过程中实时识别负载惯量,可以根据设置对调节器进行调谐,并计算整个系统的最大加减速度等。

  使用了FASTTM技术之后,我们图1中看到的FOC原理框图的Encoder部分就可以替换为图2中的观测器了。

  最后,总结对比FASTTM与传统的控制方法,如表2所示

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高工
2013-08-23 08:51:13    评分
3楼
专门控制电机的?

助工
2013-09-08 23:08:49    评分
4楼

通过对比有很大优势,支持



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