三相電動(dòng)機編程控制工作原理分析

本文介紹了采用Renesas公司MC16C/28系列的CPU產(chǎn)品,運用120^o 梯形波交變,通過(guò)電動(dòng)機感應電壓的過(guò)零點(diǎn)來(lái)估測轉子位置,從而實(shí)現表面安裝永磁式同步電動(dòng)機（SPMSM）的無(wú)位置傳感器型驅動(dòng)的方法。

通過(guò)變頻技術(shù)和脈寬調制技術(shù)對交流電動(dòng)機轉速和位置進(jìn)行數字控制是電動(dòng)機控制的發(fā)展趨勢,永磁式同步電動(dòng)機（PMSM）具有結構簡(jiǎn)單、體積小、易于控制、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。用單片機對電動(dòng)機進(jìn)行數字控制是實(shí)現電動(dòng)機數字控制的最常用的手段。

電動(dòng)機控制

圖1 三相電動(dòng)機驅動(dòng)

圖2 電動(dòng)機控制硬件框圖

逆變器控制
電能（商用電源）一般是通過(guò)一個(gè)電源系統來(lái)提供的。在這種場(chǎng)合,商用電源的電壓、頻率和相位在嚴格的控制之下被固定于一個(gè)精確的水平上。如果把一個(gè)商用電源直接提供給電動(dòng)機的負載,則感應式電動(dòng)機（IM）可以被起動(dòng),而同步電動(dòng)機（比如永磁式同步電動(dòng)機PMSM）則不能被起動(dòng)。
在逆變器控制過(guò)程中,商用電源未與負載相連。一個(gè)轉換器件首先把交流（AC）電流轉換成直流（DC）電源,然而再由一個(gè)逆變器將直流電源轉換成交流電源,以便向電動(dòng)機輸送具有期望電壓和頻率的交流電源。如果輸出電壓和頻率是根據負載和擾動(dòng)來(lái)控制的,則這將使得同步電動(dòng)機能夠起動(dòng)和旋轉,并達到節能的效果。

表1 控制方法


表2 A/D轉換

表3 中斷功能

感應電壓
電動(dòng)機可以起發(fā)電機的作用。因此,當把一盞燈連接至電動(dòng)機并旋轉電動(dòng)機的軸時(shí),燈將會(huì )發(fā)光。這是因為產(chǎn)生了感應電動(dòng)勢的緣故,而產(chǎn)生的電壓就被稱(chēng)為“感應電壓”。
當電動(dòng)機停止轉動(dòng)時(shí),將不會(huì )產(chǎn)生感應電壓。因此,當起動(dòng)電動(dòng)機時(shí),將強迫它在某一特定方向上旋轉,以找到轉子的位置。
在采用180^o正弦波交變的電動(dòng)機控制中,由于電動(dòng)機中有電流連續流過(guò),故不能直接監視電動(dòng)機中產(chǎn)生的感應電壓。因此,在無(wú)位置傳感器的控制中,轉子位置是通過(guò)電動(dòng)機電流來(lái)估測的。

用于電動(dòng)機控制的硬件和軟件規范

硬件構成
表面安裝永磁式同步電動(dòng)機（SPMSM）
A/D轉換器
三相PWM輸出
感應電壓的零點(diǎn)檢測
四部分組成的框圖示于圖2。