PMSM的无传感器磁场定向控制的详细资料说明

设计者根据对环境的需求，希望能不断开拓高级电机控制技术，用以制造节能空调、洗衣机和其他家用电器产品。到目前为止，较为完善的电机控制解决方案通常仅用作专门用途。然而，新一代数字信号控制器（DigitalSignal Controller，DSC）的出现使得性价比高的高级电机控制算法最终成为现实。

 

例如，空调需要能够对温度作出快速响应以迅速改变电机的转速。因此，我们需要高级电机控制算法，以制造出更加节能的静音设备。在这种情况下，磁场定向控制（Field Oriented Control，FOC）脱颖而出，成为满足这些环境需求的主要方法。

 

本应用笔记讨论了使用Microchip dsPIC@ DSC系列对永磁同步电机（Permanent Magnet SynchronousMotor，PMSM）进行无传感器FOC的算法。

 

BLDC电机的传统控制方法是以一个六步的控制过程来驱动定子，而这种控制过程会使生成的转矩产生振荡。在六步控制过程中，给一对绕组通电直到转子达到下一位置，然后电机换相到下一步。霍尔传感器用于确定转子的位置，以采用电子方式给电机换相。高级的无传感器算法使用在定子绕组中产生的反电动势来确定转子位置。

 

 

六步控制（也称为梯形控制）的动态响应并不适用于洗衣机，这是因为在洗涤过程中负载始终处于动态变化中，并随实际洗涤量和选定的洗涤模式不同而变化。而且，对于前开式洗衣机，当负载位于滚筒的顶部时，必须克服重力对电机负载作功。只有使用高级的算法如FOC才可处理这些动态负载变化。

 

本应用笔记着重于适用于电器的基于PMSM的无传感器FOC控制，这是因为该控制技术在电器的电机控制方面有着无可比拟的成本优势。无传感器FOC技术也克服了在某些应用上的限制，即由于电机被淹或其线束放置位置的限制等问题，而无法部署位置或速度传感器。由于PMSM使用了由转子上的永磁体所产生的恒定转子磁场，因此它尤其适用于电器产品。此外，其定子磁场是由正弦分布的绕组产生的。与感应电机相比，PMSM在其尺寸上具有无可比拟的优势。由于使用了无刷技术，这种电机的电噪音也比直流电机小。