基于STM32的交流永磁同步電機驅動器設計
加入技術交流群
3．1 FOC+SVPWM的控制原理
矢量控制的實質是坐標變換，即將PMSM三相定子電流Ia、Ib經過Clarke 3／2變換成兩相靜止坐標系中的Iα、Iβ，再經過Park變換得到兩相旋轉坐標系中的Id、Iq。通常在控制時令Id=0，實現定子繞組與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似。電壓空間矢量控制SVPWM是根據逆變器功率開關管的開關狀態(tài)和導通順序將圓形空間旋轉磁場分成6個扇區(qū)，根據定子上反饋的電流值大小和給定值的比較來確定當前所處的扇區(qū)，通過相應的控制算法輸出6路PWM信號控制逆變器橋開關管的導通和關斷時間，實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://www.2s4d.com/article/161748.htm
3．2 STM32實現電流、轉速環(huán)的控制算法
在函數FOC_Model(MC_FOC_DRIVE．c)中，當電流轉換開始即執(zhí)行如下的算法流程。首先讀取三相定子電流Ia、Ib，然后進行Clarke函數變換得到兩項靜止坐標系中的電流Iα、Iβ，再經過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行PI調節(jié)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分別經過PI調節(jié)和限幅控制后經過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(qū)號S，從而實現對電機轉速的調節(jié)和控制。
3．3 高精度PWM產生
STM32可提供13．8 ns的定時精度，其內部高級定時器是由一個自動重裝載的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(qū)”的互補PWM)。PWM的輸出模式有邊沿和中心對稱兩種模式，由于中心對稱模式下PWM波形沒有精度損失，因此，論文選取中心對稱模式下的7路帶死區(qū)互補輸出的PWM作為驅動芯片的控制信號。
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函數：STM32F10x-MCconf．h，定義用于選定的電流反饋類型；MC_Control_Param．h，定義PWM頻率，死區(qū)時間(ns)及寄存器更新率REP_RATE。
這兩個函數的定義如下：
結語
本文所設計的基于STM32的交流PMSM控制，結合先進的IPM功率逆變器，簡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發(fā)周期。圓網印花機的實踐應用表明，基于STM32的交流PMSM具有良好的動態(tài)性能，符合工業(yè)控制的需求。
評論