基于STM32的交流永磁同步電機驅動(dòng)器設計
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3．1 FOC+SVPWM的控制原理
矢量控制的實(shí)質(zhì)是坐標變換，即將PMSM三相定子電流Ia、Ib經(jīng)過(guò)Clarke 3／2變換成兩相靜止坐標系中的Iα、Iβ，再經(jīng)過(guò)Park變換得到兩相旋轉坐標系中的Id、Iq。通常在控制時(shí)令I(lǐng)d=0，實(shí)現定子繞組與d軸的完全解耦，從而可以很好地控制電磁轉矩，這與永磁直流電機的控制原理類(lèi)似。電壓空間矢量控制SVPWM是根據逆變器功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和導通順序將圓形空間旋轉磁場(chǎng)分成6個(gè)扇區，根據定子上反饋的電流值大小和給定值的比較來(lái)確定當前所處的扇區，通過(guò)相應的控制算法輸出6路PWM信號控制逆變器橋開(kāi)關(guān)管的導通和關(guān)斷時(shí)間，實(shí)現對電機的調速控制。圖5為PMSM矢量控制的原理圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161748.htm
3．2 STM32實(shí)現電流、轉速環(huán)的控制算法
在函數FOC_Model(MC_FOC_DRIVE．c)中，當電流轉換開(kāi)始即執行如下的算法流程。首先讀取三相定子電流Ia、Ib，然后進(jìn)行Clarke函數變換得到兩項靜止坐標系中的電流Iα、Iβ，再經(jīng)過(guò)Park函數得到兩相旋轉坐標系中的Id、Iq。給定轉速與反饋轉速進(jìn)行PI調節后，輸出信號作為電流環(huán)的輸入給定信號Iqref。Id的給定值Idref=0，轉矩電流Iq和勵磁電流Id分別經(jīng)過(guò)PI調節和限幅控制后經(jīng)過(guò)Park反變換得到兩相旋轉坐標系Vd、Vq，由Vd、Vq的值判斷空間矢量的扇區號S，從而實(shí)現對電機轉速的調節和控制。
3．3 高精度PWM產(chǎn)生
STM32可提供13．8 ns的定時(shí)精度，其內部高級定時(shí)器是由一個(gè)自動(dòng)重裝載的16位計數器組成，可輸出高精度的PWM波形(輸出比較PWM、嵌入“死區”的互補PWM)。PWM的輸出模式有邊沿和中心對稱(chēng)兩種模式，由于中心對稱(chēng)模式下PWM波形沒(méi)有精度損失，因此，論文選取中心對稱(chēng)模式下的7路帶死區互補輸出的PWM作為驅動(dòng)芯片的控制信號。
電機控制PWM信號是由TIMx_ARR寄存器確定頻率，由TIMx_CCRx寄存器確定占空比，示波器上讀出的6路PWM信號及控制逆變器工作輸出的電流波形圖如圖6所示。
STM32控制電機的主程序中應包含如下兩個(gè)函數：STM32F10x-MCconf．h，定義用于選定的電流反饋類(lèi)型；MC_Control_Param．h，定義PWM頻率，死區時(shí)間(ns)及寄存器更新率REP_RATE。
這兩個(gè)函數的定義如下：
結語(yǔ)
本文所設計的基于STM32的交流PMSM控制，結合先進(jìn)的IPM功率逆變器，簡(jiǎn)化了硬件電路的設計，充分利用以Cotex-M3為內核的STM32的優(yōu)勢，其豐富的固件庫函數縮短了開(kāi)發(fā)周期。圓網(wǎng)印花機的實(shí)踐應用表明，基于STM32的交流PMSM具有良好的動(dòng)態(tài)性能，符合工業(yè)控制的需求。
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