<一>相关概念名词——FOC矢量控制技术

目录

一、电机基本结构

二、有刷和无刷

三、直流和交流

四、有感和无感

五、方波控制和矢量控制

六、闭环控制(位置环、速度环、电流环)

七、无刷电机中常用的两种电机

八、SPWM和SVPWM调制方法

九、DI、DO、AI、AO

十、FOC(矢量控制方法)大概流程以及作用


一、电机基本结构

外部结构图:

内部结构图:

定子:电机固定的部分(外壳),线圈或磁体组成。

转子:电机旋转的部分。

转矩:定子通电产生磁场与转子之间磁场相互作用产生转矩,使转子旋转。

二、有刷和无刷

有刷:有刷电机使用了碳刷集电环的机械结构,这些碳刷与电机转子的电刷接触,通过不断变换电刷的极性来实现转子的旋转。

无刷:无刷电机则没有碳刷和集电环,它通过电子控制器来控制转子上的永磁体,实现转子的旋转。

总结:有刷电机的刷子容易损坏,需要维护。所以无刷电机的寿命更长性能也比有刷好,所以价格无刷相对一点。

三、直流和交流

直流 交流
方向 方向上恒定不变 周期性变化
产生方式 多为电池(电源) 发动机(带插头插入电源中)
距离 适合远距离传输 适用于短距离和分布式电力传输

四、有感和无感

有感:一般有测量电机位置的传感器(霍尔和编码器,注:一般有霍尔的称为无感,有编码器的称为伺服)

无感:无传感器,依靠电流来判断电机位置。

五、方波控制和矢量控制

 方波控制的缺点:

(1):方波驱动时,电机相电流只有通和断两种状态,即使占空比很小,平均电流很小的状态下,线圈电流的脉动峰值电流也会很大,由于发热量与电流的平方成正比,因此方波驱动时系统发热量大,损耗多。

(2):方波控制时,磁场不是连续的,是跳跃的,因此会造成转矩的脉动,在对转矩要求较高的场合,方波驱动是不合适的,它会造成系统的不稳定,控制精度会相应的降低。

(3):由于转矩的脉动会造成系统的震动和噪音,震动会干扰系统本身的稳定性和板载芯片或传感器性能下降。

方波控制的优点:

控制算法简单,硬件成本低目前市面上也有很多产品依然采用方波驱动技术。

六、闭环控制(位置环、速度环、电流环)

主要是PID控制里面的PI控制。

在无感电机中,观测器计算出转子位置,并计算出反馈速度;反馈速度和指令速度经过PI控制计算出指令电流;指令电流和ADC读取相电流经过一系列变换得出反馈电流,在进行PI控制最后输入三相电压控制PWM。

七、无刷电机中常用的两种电机

BLDC(无刷直流电机) 方波控制

PMSM(永磁同步电机)正弦波控制

都是直流电机。

八、SPWM和SVPWM调制方法

调制什么?调制PWM的输入。

SPWM:正弦波的调制技术

SVPWM:空间矢量的调制技术

SPWM和SVPWM都是用于控制交流电机的调制技术,可以实现对电机输出电压和频率的精确控制。都可以实现电机的变频调速,提高电机的效率和控制精度。都可以通过调整调制参数来实现不同的控制效果,例如调整输出电压、频率和转矩等。

九、DI、DO、AI、AO

Dl: DigitalInput数字量输入

DO: DigitalOutput数字量输出 

AI: AnalogInput模拟量输入

AO:AnalogOutput 模拟量输出

十、FOC(矢量控制方法)大概流程以及作用

 参考文献: 

[1] 致远 / 张健. 《深入理解无刷直流电机矢量控制技术》. 科学出版社, 2020-8.

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