FOC扇区划分和3电阻采样电流方向

FOC的电流检测直接关系到电机的运行效果。在Clarke变换,Park变换,反Park变换,7段式SVPWM波形输出调好后,给一个固定的Vq值,Vd=0,反Park变换后得到Valpha,Vbeta,然后在电流采样中断程序中让电角度自增。这样电机就会转起来。注意Vq值和设置的自增电角度要匹配,电机能匀速旋转说明这两个值设置是合适的。用示波器测试相电流能看到稳定变换的正弦波。这个时候可以调试AD电流采样。

三相电桥驱动电路如下,采用3电阻采样方式。

clip_image002

把三相电桥的上桥开通下桥关断定义为状态1,上桥关断下桥开通定义为状态0.这样一共有8种组合方式,编码分别为000,001,010,011,100,101,110,111。

开关状态与相电压和线电压的对应关系

A相

B相

C相

矢量符号

Vab

Vbc

Vca

Van

Vbn

Vcn

Valpha

Vbeta

0

0

0

U0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

U4

Vdc

0

-Vdc

2/3Vdc

-1/3Vdc

-1/3Vdc

2/3Vdc

0

1

1

0

U6

0

Vdc

-Vdc

1/3Vdc

1/3Vdc

-2/3Vdc

1/3Vdc

Vdc/√3

0

1

0

U2

-Vdc

Vdc

0

-1/3Vdc

2/3Vdc

-1/3Vdc

-1/3Vdc

Vdc/√3

0

1

1

U3

-Vdc

0

Vdc

-2/3Vdc

1/3Vdc

1/3Vdc

-2/3Vdc

0

0

0

1

U1

0

-Vdc

Vdc

-1/3Vdc

-1/3Vdc

2/3Vdc

-1/3Vdc

-Vdc/√3

1

0

1

U5

Vdc

-Vdc

0

1/3Vdc

-2/3Vdc

1/3Vdc

1/3Vdc

-Vdc/√3

1

1

1

U7

0

0

0

0

0

0

0

0

clip_image004

根据各个组合模式对应的Valpha,Vbeta值,可以确定矢量在alpha,beta坐标轴的位置。

计算方式如下:

假设ABC=100;

clip_image006

求解上述方程可得:Uan=2Ud /3、UbN=-U d/3、UcN=-Ud /3。同理可计算出其它各种组合下的空间电压矢量。

把相电压等幅转换在alpha beta坐标轴,就可以得到表格中的Valpha,Vbeta值。

以矢量4为例:

clip_image008

其中va,vb,vc为相电压。

Valpha=2/3(Uan-Ubn/2-Ucn/2)=2/3Udc

Vbeta=2/3*√3/2*(Ubn-Ucn)=0

假设合成矢量从U4处旋转一周。分析这个过程电流的方向。下图是一个电周期3相电流的波形。

clip_image010

clip_image012

clip_image014

1. 矢量U4,Sa Sb Sc=100,电流方向如下:

clip_image016

2、进入1扇区

clip_image018

Sa Sb Sc=000,上管全闭,下管全开,电流方向不能突变,电流通过Q4的二极管续流,电流方向如下:

clip_image020

这个时候可以采集IB,IC相电流。

Sa Sb Sc=100时电流方向:

clip_image021

这个时候如果采集IB,IC,采样时间窗口会非常小,采样不准确。

Sa Sb Sc=110时电流方向:

clip_image023

这个时候只能采集IC,不能得到IA,IB电流,所以也不能在这个区间采集电流。

Sa Sb Sc=111时电流方向:

clip_image025

因为电流方向不能突变,所以电流通过Q3二极管续流。3个采样电阻都没有电流通过。这里我不知道分析的对不对,欢迎指正。

1扇区剩下的几种组合电流方向和上面的4种组合是对应的。

其它几个扇区电流方向和1扇区分析方法类似。

3电阻采样时,采集下管开通时间长的两相电流。1,6扇区采集BC相电流。2,3扇区采集AC相电流,4,5扇区采集AB相电流。根据IA+IB+IC=0,计算第3相电流。在上管全闭,下管全开时采样。

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THE END
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