數字信號控制器在變頻家電中的應用
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對于BEMF相電壓,它的數學表達如下：
當速度大于零時,則每個電周期中某相的BEMF為零的位置只有二個,可以通過下圖中過零點的斜率來區分這二個位置。其中每一段對應電周期中的一個60°部分,換相發生在每一段的邊界處,因此需要檢測段的邊界。BEMF過零點和需要換相的位置之間有30°的偏移,必須對其進行補償,以確保電機平穩高效地運轉。以上的描述是針對Y型連接的電機而言。對于Δ型連接的電機,具體實現方法有所不同。
BEMF過零檢測示意圖
從硬件的實現上來看,可以采用以下電路。具體的過零檢測可以這樣實現：首先通過分壓器和dsPIC的片上AD轉換器監測所有的三相端電壓和VDC;然后在相應的時間段內檢測相BEMF何時經過1/2VDC。對于某個特定的時間段,只需監測其中一相的電壓。使用dsPIC片上的一個定時器測量二次過零點之間的時間,然后將這個時間除以2后加載到另一個定時器中以進行所需的30°補償。
BEMF檢測硬件示例
實際的BEMF波形圖
有了精確的轉子位置檢測就可以實現正確換相,有了正確換相就可以讓BLDC電機正確地轉動,但為了改變BLDC電機的轉速,還需要改變加在BLDC電機定子繞組上的端電壓。為了滿足這個要求,可以使用dsPIC30F所配備的電機控制專用脈寬調制輸出硬件(MCPWM)。從下圖可以看到,這是針對電機控制而專門設計的PWM電路,具有三對六路互補PWM發生器,每一對PWM分別配備了死區發生器和手動改寫邏輯,專用的時基發生電路,具有中心對齊或邊沿對齊輸出方式。采用這個專用的硬件外設后,可以大大地簡化軟硬件的設計,同時極大地提高整個控制系統的安全可靠性。
dsPIC中MCPWM的框圖
整個變頻部分的電路結構如下圖所示：
整個變頻部分的電路結構
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