關(guān)鍵字：電機(jī)控制 以太網(wǎng)接口 永磁同步電機(jī) PMSM

怎樣才能把多個(gè) CPU 內(nèi)核、硬件加速器塊以及 10G 以太網(wǎng)接口結(jié)合起來控制一個(gè)電機(jī)呢？對(duì)于采用 1 美元微控制器 （MCU） 來運(yùn)行電機(jī)的設(shè)計(jì)人員而言，這一問題太荒謬了。答案可能來自令人感興趣的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例，實(shí)時(shí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展等。

起點(diǎn)

讓我們介紹一種在我們應(yīng)用場(chǎng)景中處于中心位置的永磁同步電機(jī)，即 PMSM。PMSM 有很多種外形和體積，適合很多種應(yīng)用，從開關(guān)門到機(jī)器人手術(shù)工具關(guān)節(jié)等。在這一領(lǐng)域中，它得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)槠涔逃械目煽啃?、低成本，在我們的?yīng)用中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)目刂?，可以?shí)現(xiàn)高精度和高效率。實(shí)際上，應(yīng)用的要求越來越高，PMSM 支

持您降低機(jī)電設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，在軟件中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。

PMSM 機(jī)械和電氣特性非常簡(jiǎn)單（圖 1） 。轉(zhuǎn)子正如其名稱所示，是永磁體。通常有三個(gè)定子繞組，在電機(jī)中均勻的

120 度角分布。真正的訣竅在于繞組的不同：轉(zhuǎn)動(dòng)密度是圍繞定子呈正弦分布，因此，繞組實(shí)際上在邊緣上相互重

疊。在繞組合適的相位上應(yīng)用正弦電流，您能夠建立與轉(zhuǎn)子場(chǎng)角度垂直的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)子上高效的產(chǎn)生扭矩。

圖 1. PMSM 截面

控制 PMSM 并不是高科技。一個(gè)簡(jiǎn)單的 MCU 使用查找表和插值來生成所需的驅(qū)動(dòng)電流時(shí)變正弦信號(hào)，為繞組提供電流。如果算法正確，繞組會(huì)產(chǎn)生電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然起步有些復(fù)雜，但畢竟完成任務(wù)了，對(duì)吧？不完全是這樣。

現(xiàn)場(chǎng)定位控制

開環(huán)控制的問題總是很復(fù)雜。啟動(dòng)電機(jī)，特別是有負(fù)載的情況，會(huì)比較難，效率也不高。開環(huán)控制器的響應(yīng)并不能很好的適應(yīng)負(fù)載扭矩或者速度命令的變化，無法抑制振動(dòng)。出于通常的考慮，反饋控制系統(tǒng)工作起來會(huì)更好一些。

問題是要控制什么。很明顯，我希望控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，在某些應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)速度。我們必須通過控制產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的三個(gè)繞組電流來完成這一工作。對(duì)此最好的方法是，在業(yè)界已經(jīng)應(yīng)用的多路步進(jìn)，即，線程定位控制 （FOC） （圖 2） 。