使用TI的InstaSPIN FOC，在電機(jī)啟動期間如何產(chǎn)生足夠的扭矩

TI的InstaSPIN FOC 同時(shí)自帶電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能，通過自學(xué)習(xí)功能，可以識別電機(jī)的電阻，電感和反電勢參數(shù)， 從而自動生成速度環(huán)和電流環(huán)控制的PID，因此大大簡化了客戶匹配電機(jī)的過程，減少了客戶的開發(fā)時(shí)間。同時(shí)降低了客戶對于FOC電機(jī)控制的經(jīng)驗(yàn)要求，因此深受廣大客戶的歡迎。從而廣泛應(yīng)用于白電空調(diào)壓縮機(jī)，冰箱壓縮機(jī)，洗衣機(jī)電機(jī)，無人機(jī)動力電機(jī)，新能源汽車空調(diào)壓縮機(jī)，各種風(fēng)機(jī)，水泵，油泵等控制場合。接下來，我將討論InstaSPIN FOC在啟動期間產(chǎn)生足夠的扭矩以及如何保持對齊以最大化扭矩。

產(chǎn)生足夠的扭矩

隨著啟動負(fù)載的增加，您可以產(chǎn)生的扭矩將取決于電流和磁場的對齊方式(由角度估計(jì)的準(zhǔn)確性決定)。

為確保可以產(chǎn)生足夠的電流，變量 USER_MOTOR_MAX_CURRENT 必須大于產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)矩所需的額定電流。USER_MOTOR_MAX_CURRRENT 是一個(gè)變量，用于設(shè)置速度控制器的最大(正負(fù))輸出(在圖 1 中用作 Iq PI 電流控制器中的 Iq_ref 輸入)。

例如，請注意以下在滿載情況下啟動電機(jī)時(shí)捕獲的波形。產(chǎn)生移動該額定負(fù)載所需的扭矩需要 4A 的電流。在這種情況下，USER_MOTOR_MAX_CURRENT 設(shè)置為 (6.0)，您可以看到在第一個(gè)電氣循環(huán)中達(dá)到了 6A 電流以移動轉(zhuǎn)子。然后FAST?能夠提供一個(gè)有效的角度，使控制系統(tǒng)能夠立即將電流使用量調(diào)節(jié)到僅需要的 4A。

使用 ForceAngle 時(shí)，即使生成穩(wěn)定的反饋角度，也不一定要正確對齊以生成最大扭矩。您基本上只是掃描定子磁場并等待轉(zhuǎn)子磁場鎖定并同步。當(dāng)定子磁場方向不正確時(shí)，您將不會產(chǎn)生足夠的扭矩，或者在最壞的情況下會產(chǎn)生所需的相反方向的扭矩。要查看實(shí)際情況，您可以使用 ForceAngle 進(jìn)行一些試驗(yàn)，并注意有時(shí)轉(zhuǎn)子開始沿正確方向完美平滑地移動，有時(shí)它似乎暫停、搖晃或開始向相反方向短暫移動。為了改善這種情況，需要為控制系統(tǒng)提供更好的啟動角度。但是，當(dāng) FAST 無法在零速下提供有效角度時(shí)，我們該怎么做呢?

在磁場定向控制系統(tǒng)中進(jìn)行初始校準(zhǔn)的一種方法是將直流電流注入控制系統(tǒng)的 Id 部分(不注入 Iq)。這是 D 軸，定義為轉(zhuǎn)子磁通的方向。

如果這個(gè)電流大到足以移動轉(zhuǎn)子(和任何負(fù)載)，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子現(xiàn)在處于已知角度(0 弧度)，這意味著雖然仍然模擬強(qiáng)制角度，但它至少在正確的方向和產(chǎn)生扭矩的最佳位置。這種直流電流注入可以“手動”完成，或者您可以利用 InstaSPIN-FOC 中已包含的 RsRecalibration 標(biāo)志。定子電阻 (Rs) 識別是電機(jī)參數(shù)識別功能的一部分，在用戶指南第 6.5.4 節(jié)中進(jìn)行了描述。對于初始電機(jī)識別，建議使用大約 10% 到 20% 額定值的直流電流值 (USER_MOTOR_RES_EST_CURRENT) 以獲得有效值。提供了一個(gè) RsRecalibration 標(biāo)志，以便在運(yùn)行時(shí)操作期間，可以重做同樣的直流注入，并且可以測量 Rs 值并將其更新到控制系統(tǒng)中。對于重負(fù)載啟動，可以增加該直流電流值以產(chǎn)生足夠的扭矩，以機(jī)械方式將轉(zhuǎn)子磁通與已知位置對齊。應(yīng)該注意的是，增加這個(gè)直流電流可能會增加定子繞組的溫度，并且應(yīng)該增加估計(jì)的 Rs。您應(yīng)該對您的應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)，以確保 FAST 的估計(jì)值對于您將在啟動后操作電機(jī)的操作區(qū)域仍然有效。應(yīng)該注意的是，增加這個(gè)直流電流可能會增加定子繞組的溫度，并且應(yīng)該增加估計(jì)的 Rs。您應(yīng)該對您的應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)，以確保 FAST 的估計(jì)值對于您將在啟動后操作電機(jī)的操作區(qū)域仍然有效。應(yīng)該注意的是，增加這個(gè)直流電流可能會增加定子繞組的溫度，并且應(yīng)該增加估計(jì)的 Rs。您應(yīng)該對您的應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)，以確保 FAST 的估計(jì)值對于您將在啟動后操作電機(jī)的操作區(qū)域仍然有效。