了解 BLDC 电机控制算法
第 3 章
通过仿真探索电机行为
上一部分介绍的模型记录了速度、电压、电流和转矩等信号。为了探索电机和控制器的行为,现在运行该模型。顶部图用绿色线表示期望速度,用红色线表示测得速度。可以看到,速度以 100 rpm 的增量从 100 上升到 500 rpm。在底部图中,您可以看到控制器如何调节电压,使电机以期望的速度旋转。
我们可以很明显地看到,测得速度信号中存在波纹。底部的放大图显示转子何时转移扇区。对比扇区图和速度图,可以清晰地看到,观测到的速度信号波纹与换相之间存在某种关联,因为波纹的模式与每个换相周期的开始均存在一致性。
回顾一下换相过程。其中一个相位被拉高或拉低,一个相位保持其当前状态,第三个相位处于打开状态。如果三相电流像下图那样发生突变,我们看到的波纹模式就会消失。
![每个换相周期开始时三相电流的瞬时变化。](https://ww2.mathworks.cn/campaigns/offers/next/understanding-bldc-motor-control-algorithms/exploring-motor-behavior/_jcr_content/mainParsys/band_2102914970/mainParsys/band/mainParsys/image_copy.adapt.full.medium.png/1708683760984.png)
但在现实中,当驱动相位时,电流不会发生瞬变,需要一定的上升时间。
如中部图所示,三相电流的上升经过了一段时间,由此导致速度信号产生波纹。但速度不是唯一受影响的信号;在转矩响应中也有波纹,如之前的底部图所示,因为电流和转矩成比例。此转矩波纹是 BLDC 电机梯形控制的主要缺点之一。借助更先进的磁场定向控制(通常用于驱动 PMSM 电机),可以克服梯形控制的一些缺点。
有关磁场定向控制的更多信息,请查阅以下简介:使用 MATLAB 和 Simulink 进行磁场定向控制