本文討論了三相同步電機的不同“無傳感器”啟動技術，特別是這些技術如何應用于 DRV10x 系列集成電機控制器。在這個由三部分組成的博客系列中，我將討論 TI 高性能InstaSPIN-FOC ? 解決方案的啟動選項。
三相電動機是指當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。
三相同步電機是交流旋轉電機的一種，因其轉速恒等于三相同步轉速而得名。三相同步電機主要用作發(fā)電機，也可用作電動機和調相機?，F(xiàn)代電力工業(yè)中，無論是火力發(fā)電、水力發(fā)電，還是核能發(fā)電，幾乎全部采用三相同步發(fā)電機。
三相同步電動機由于具有在電源電壓波動或負載轉矩變化時，仍可保持其轉速恒定不變的良好特性，因而被廣泛應用于驅動不要求調速和功率較大的機械設備中，如軋鋼機、透平壓縮機、鼓風機、各種泵和變流機組等；或者用于驅動功率雖不大，但轉速較低的各種球磨機和往復式壓縮機；還可用于驅動大型船舶的推進器等。近年來，由于可控硅變頻裝置技術日漸成熟和大型化，使同步電動機也能夠通過變頻而作調速運行。因此，在一定的控制方式下，三相同步電動機的運行特性與他勵式直流電動機的工作特性相似，從而更擴大了它的使用范圍。
無傳感器控制主要應用于大部分操作時間處于較高電頻率（機械速度）的應用。這主要是因為大多數(shù)無傳感器技術需要反電動勢信號，該反電動勢信號由轉子以最小頻率旋轉產生。使用 InstaSPIN-FOC 解決方案中使用的FAST?軟件觀察器，此最小操作頻率遠低于其他觀察器，有時低于 1 Hz。但它仍然需要最低頻率。
圖 1：FAST 軟件觀察器的操作頻率
InstaSPIN-FOC 的默認啟動能力在概念上與第一部分和第二部分討論的方法相似，但是 FAST 的獨特能力是快速（小于 1 Hz）開始在非常低的轉子速度下提供準確的轉子角度估計意味著用于啟動的技術只需要在很短的時間內應用。這是提供穩(wěn)健啟動的巨大優(yōu)勢，尤其是在具有高動態(tài)負載的應用中。
InstaSPIN-FOC 中的主要啟動技術稱為 ForceAngle。ForceAngle 在InstaSPIN 用戶指南中進行了描述，主要是第 14.3 章。
圖 2：InstaSPIN-FOC 系統(tǒng)中使用的估計或強制轉子磁通角
初始 - 直到測量到足夠的 Bemf，F(xiàn)AST 可以開始正確估計 - 轉子磁通角是未知的。在禁用 ForceAngle 軟件標志的情況下，F(xiàn)AST 觀測器的角度輸出用于駐車和逆駐車變換的磁場定向控制系統(tǒng)。在 FAST 有足夠的 Bemf 電壓反饋之前，估計值是不可預測的。但是這個估計的角度——即使是不正確的——將饋送到將應用于電機的控制系統(tǒng)，這可能會導致轉子運動。只需少量的轉子運動，就可以產生足夠的 Bemf 電壓，使 FAST 可以收斂到合理的角度估計值，從而使受控的高扭矩驅動進入一個出色的操作區(qū)域。所以如果為轉子運動產生足夠的扭矩，這種方法可以用來啟動電機，
要進行更規(guī)范的啟動，建議啟用 ForceAngle 標志。啟用 ForceAngle 時，通過模擬以固定頻率移動的轉子的角度來生成估計的角度，該頻率由用戶通過變量 USER_FORCE_ANGLE_FREQ_Hz 設置。使用此模擬旋轉角度，直到從 FAST 估計的頻率大于由 USER_ZEROSPEEDLIMIT 設置的用戶規(guī)定限制。始終建議保持 FORCE_ANGLE_FREQ 至少比 ZEROSPEEDLIMIT 頻率大兩倍，以確保轉子實際上將被驅動超過 FAST 所需的低速限制以產生合理的估計。
例如，如果在測試中確定 FAST 提供了 2 Hz 的合理估計值，您將設置以下兩個變量：
#define USER_ZEROSPEEDLIMIT (2.0 / USER_IQ_FULL_SCALE_FREQ_Hz)
// 當啟用 ForceAngle 標志 USER_ZEROSPEEDLIMIT * USER_IQ_FULL_SCALE_FREQ_Hz = 使用 FAST 代替 ForcedAngle 的頻率限制：
#define USER_FORCE_ANGLE_FREQ_Hz (4.0)
// 保證仿真激勵大于頻率限制以提供更穩(wěn)健的啟動。
請繼續(xù)關注本系列的下一部分，了解如何在啟動時產生足夠的扭矩并在旋轉電機時將其最大化。
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