基于Microchip dsPIC33EP系列MCU的變頻洗碗機應用

      3.2矢量控制綜述

　　間接矢量控制的過(guò)程如下：

　　1.測量3相定子電流.。這些測量可得到Ia和Ib的值?？赏ㄟ^(guò)以下公式計算出Ic：Ia+Ib+Ic=0。2.將3相電流變換至3軸系統。該變換將得到變量Iα和Iβ，它們是由測得的Ia和Ib以及計算出的Ic值變換而來(lái)。從定子角度來(lái)看，Iα和Iβ是相互正交的時(shí)變電流值。

　　3.按照控制環(huán)上一次迭代計算出的變換角，來(lái)旋轉2軸系統使之與轉子磁通對齊。Iα和Iβ變量經(jīng)過(guò)該變換可得到Id和Iq。Id和Iq為變換到旋轉坐標系下的正交電流。在穩態(tài)條件下，Id和Iq是常量。

　　4.誤差信號由Id、Iq的實(shí)際值和各自的參考值進(jìn)行比較而獲得。

　　?Id的參考值控制轉子磁通;

　　?Iq的參考值控制電機的轉矩輸出;

　　?誤差信號是到PI控制器的輸入;

　　?控制器的輸出為Vd和Vq，即要施加到電機上的電壓矢量

　　5.估算出新的變換角，其中Vα、Vβ、Iα和Iβ是輸入參數。新的角度可告知FOC算法下一個(gè)電壓矢量在何處。

　　6.通過(guò)使用新的角度，可將PI控制器的Vd和Vq輸出值逆變到靜止參考坐標系。該計算將產(chǎn)生下一個(gè)正交電壓值Vα和Vβ。7.Vα和Vβ值經(jīng)過(guò)逆變換得到3相值Va、Vb和Vc。該3相電壓值可用來(lái)計算新的PWM占空比值，以生成所期望的電壓矢量。圖4顯示了變換、PI迭代、逆變換以及產(chǎn)生PWM的整個(gè)過(guò)程。

　　3.3軟件流程圖

　　FOC算法以與PWM相同的速率執行。這樣進(jìn)行配置使得PWM可使用兩個(gè)分流電阻器來(lái)同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)繞組的A/D轉換。允許A/D中斷來(lái)執行FOC算法。圖5顯示了A/D中斷程序的常規執行過(guò)程。圖6給出了使用滑動(dòng)模式控制器(SMC)估算電機位置和速度的過(guò)程。

　　3.4主要電機控制軟件狀態(tài)機

　　如圖7所示。首先，變頻洗碗機系統上電，系統就將進(jìn)入初始化狀態(tài)，所有的變量都設置為其初始值，同時(shí)允許中斷，使電機繞組斷電。系統等待用戶(hù)按下啟動(dòng)/停止按鈕。然后執行起動(dòng)程序，由此程序控制轉矩電流分量(Iq)和磁通電流分量(Id)，并以加速形式產(chǎn)生換相角度(theta)，從而使電機轉動(dòng)。執行完啟動(dòng)程序之后，系統將切換到無(wú)傳感器FOC控制，其中速度控制器被添加到執行線(xiàn)程中，隨后滑動(dòng)模式控制器(SMC)開(kāi)始估算theta值，方法如圖7所述。電機進(jìn)入無(wú)傳感器FOC控制狀態(tài)后，根據用戶(hù)或系統要求提供參考速度實(shí)時(shí)調整電機轉速。實(shí)時(shí)監控停止按鍵和系統的任何故障，讓電機能及時(shí)關(guān)閉，保護系統安全。狀態(tài)圖顯示了軟件的所有不同狀態(tài)，以及使系統轉換到不同狀態(tài)的條件

　　3.5數據監視和控制界面

　　Microchip的MPLABIDE編譯環(huán)境可提供一個(gè)調試工具——數據監視和控制界面(DMCI)，可通過(guò)這一個(gè)界面對IDE項目中的范圍值、開(kāi)/關(guān)狀態(tài)或離散值進(jìn)行變量控制以對應用的運行加以限制。如果需要，應用反饋可以圖形方式來(lái)表示，可直觀(guān)觀(guān)察電機控制的各種參數變量的變化，有效加快用戶(hù)開(kāi)發(fā)調試進(jìn)程。該界面提供了可識別項目的程序符號(變量)導航，這些符號可被動(dòng)態(tài)地分配給滑塊控制、直接輸入控制或布爾量控制的任意組合。隨后這些控制可交互地用來(lái)更改MPLABIDE中的程序變量值。這些圖也可動(dòng)態(tài)地進(jìn)行配置以查看程序所生成的數據。

　　5結論

　　基于MicrochipdsPIC33EP在變頻洗碗機電機FOC控制的主要優(yōu)點(diǎn)如下。

　　1.使用這種通用設計平臺可獲得較高的實(shí)用性(Microchip的FOC核心算法全部開(kāi)源)，從而更有效地生產(chǎn)電器產(chǎn)品。這意味著(zhù)電器制造商現在可運用更經(jīng)濟的方法，通過(guò)無(wú)傳感器FOC算法控制，生產(chǎn)出一系列使用PMSM或其他類(lèi)型的電機的電器型號。

　　2.使用這些基于軟件的電機控制設計，只需更改控制參數即可快速進(jìn)行定制以滿(mǎn)足不同市場(chǎng)的需求。適合電器產(chǎn)品平臺化開(kāi)發(fā)。

　　3.由于編程dsPIC33EP與編程MCU的方法相似，因此電器設計者可以快速設計出自己的電機控制算法并測試產(chǎn)品的原型。由于使用了功能強大的基于MPLABIDE的工具(例如DMCI)，允許設計者方便地將其算法移植到各種電機平臺上，其中包括PMSM、BLDC、BDC和ACIM，因而精細調諧電機控制變得非常便捷。

　　參考文獻：

　　[1]dsPIC33EPXXXMC20X數據手冊

　　[2]AN1078-PMSM電機的無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制

　　[3]AN1078調整指南

本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第1期第84頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處