TI 无传感电机控制算法介绍-InstaSpin FAST估算器

大家好 欢迎大家参加TI工业研讨会 我是TI Century FAE Igor An 今天由我继续给大家介绍TI的无传感电机控制加PFC解决方案 今天我继续为大家介绍TI为大家提供的无传感电机控制算法 今天我们要主要介绍的是TI的instaSPIN FOC 就是我们之前提到的FAST的估算 那在FAST的估算呢 它有几个特点 那第一呢 就是FAST的估算其实我们是一个万能估算器 它会支持几乎所有类型的电机 包括交流异步电机和永速同步电机 以及一些这种步径啊这个风波啊 都是支持的 都是用同一套软件去估算转子位置 那同时我们会有一个参数变识的环节 它是offline的 我们可以对电机的参数进行有效辨识 那参数辨识的这个输出呢 就是包括我们主要的定子电阻定子电感 反定式常数等等 这些电机最基本的这种信息 那还有呢 就是说我们根据这个参数辨识以及FAST库 我们会自动地计算我们的IdIq的控制环路参数 这个参数会自动计算 然后除了这个offline的参数辨识之外 我们还有一些参数是可以online地去进行自动校正的 这online校正呢 这个功能呢大家可以开或者关 您可以用它自动校正仪也可以不用 那这个可以online校正的这个参数呢 是定子的电阻 那我们可以做一个online的定子电阻校正 同时呢我们的这个反定式常数呢 也会是在online的时候实时的去把它刷新和更新的 从而保证了我们在这个整个工况或者速度 速度范围内 它的这个估算器输出的角度精度能够得以保证 然后还有这个罗茨自动罗茨或者手动罗茨环节 这个PowerWarp 这个是专门针对感应电机去做的一个功能 它会去找最佳的这个电机输出的效率点 提高我们电机的这个整个系统的效率 当然这个速度环 速度环的这个控制器的这个参数是需要大家自己调的 当然这个是在这个FOC里面 那我们如果去下MotorWare的话 大家还可以发现一个叫instaSPIN motion的一个软件库 那其实instaSPIN motion它是包含FOC 只是它用一个更先进的控制器 去替代我们传统用在速度环的PI控制器 我们可以讲 motion其实就是用了一个更新的速度环的控制器 去替代这里 那用了motion之后这个速度环的控制器 其实也不需要大家怎么调了 那因为motion它会有这个惯量辨识 有一些这种机械方面的这种自动辨识能力和功能 大家可以把这个负载的机械特性 用这个motion的库去辨识出来 然后得到一个motion的这个控制器 那这个大家了解可以在TI的网址上去down一下motion 然后去找一些motion的相关介绍资料 那在FOC里面呢这个控制器一般是PI啦 那需要大家根据自己系统和负载去自己去调节 那我们这套软件呢它性能是非常优异的 那我们把这套软件的主要估算器 我们是在出厂的时候是掩膜在我们ROM区的 那大家可以选择是只是用这个FAST 只让FAST库在ROM区跑 还是说我全部的这个FOC环路都让它在ROM区跑 那就是说我客户几乎不改任何东西 全都是用这个默认的这个 只不过我回去匹配一下这个速度环的参数 那或者还有一个选择呢 就是可以只让这个FAST跑在ROM区 那剩下的环路我再额外在外面自己写 都可以改变 那输出就是flux angle speed torque这个FAST这个四个信息 它的启动力矩可以这个非常大那它这个 除了这个主要的FAST的估算器的一些功能之外 我们在这个MotorWare这个软件里面 还开发了很多这种跟它相关跟电机控制相关的一些功能 比如说过调制功能 我们可以把整个的这个duty推到百分之百 甚至 推到百分之百 那最终的电流波形呢我们可以从正旋推成方波 那直接就是FOC的 因为我们的发出去的这个duty是 已经是满duty 就是持续时间很长的满duty 那实际看出来的波形就是方波 那这个就是我们的过调制技术 那这个在MotorWare里面也是有的 这部分的算法大家都完全open source可以看到的 那还有一些这个力矩补偿啊等等等等 我们之前也提到过 都在这个MotorWare 软件库里面会包含 这个图呢就是给大家展示的就是 我们FAST再加所有的FOC环路 都在ROM区的这种框图 那还有就是说我只让这个FAST 这个estimator在这个ROM区 其他的这些外围的这个FOC所相关的这些软件 我都要它在我的flash客户可以修改的 那这个就是我们提到的instaSPIN motion 那它的这个主要特点呢 就是我用一个先进的这个控制器 去替代我速度环的原来的这个PI 那它的有这个惯量辨识的功能 同时呢 它的这个用这种先进控制算法 所做的这个控制器呢 只要一个参数所以我们去调试它 它也需要一定的调试 当然它会自动辨识给您一个参考的初始值 那如果对这个初始值的性能并不满意呢 你可以去进行调节 这个调节呢只是单参数调节那之前我们会需要KpKi 那你速度环的PI参数至少还要调两个 那现在我们只要调一个非常容易去调节 同时它的这个适应范围非常广 那我们用过motion的这些工程师可能会讲 那motion呢 它是用先进控制算法 但是某些这个点上不见得PI就比motion的控制效果差 那其实这一点确实也是这样 但到我们要讲motion呢它的特点是它的自适应性 它的宽范围宽稳定域度上 那我们用过PID做速度环的工程师可能比较了解 因为一般的如果要每个速度段 每一种负载情况下 我都要我的速度环我的PI有一个很好的性能 可能我要把我的整个系统中分成非常多的段 然后每一段我用不同的PI调节器的值去来回切换 这样我才能保证我每个点的性能都比较好 那这就是一个问题但是如果是用motion的话 我们不能讲就是你完全一个motion的参数 就是整个速度范围所有工况全都覆盖了 那至少你可以少分段 或者你可能整个速度段只有两个motion参数就可以了 你用PI可能得用五六个 那我们是 这个实际上是motion的比较客观的一个表现的特性 那这个就是motion的它的主要的一个功能框图 后边的这个我们没有画出来的这个就是FOC的那部分框图 那在motion里面它主要关注的速度环 那在速度环里面它有的一些功能呢 除了我们刚才说的这个 它有一个先进控制算法的控制器之外 它还有一些跟运动控制相关的比如说轨迹规划 这个有一个轨迹的plan或者轨迹的move 那这个move就是我们的轨迹规划 就是我们做运动控制的工程师会比较熟悉的 我会有jerk加速度 然后速度 然后到底是平缓是横加速度 还是横jerk的这种轨迹规划 那plan呢就是说我整个这个系统运动 比如说在前十秒我做一个加速 后面五秒我是在匀速运动 再十秒我可能这个正负预速度都往负 那就是一个长时间的这个运动轨迹规划 好 下面这个就是我们TI给大家提供的这种免费的资源 那第一个就是ControlSUITE那之前我们给大家介绍过 它里面包含这个PowerSUITE那会有一些数字电源相关的东西 还有一个就是可以给您一个库让您实现这个环路分析仪功能 这些全都是免费的 可以替代您的这个非常昂贵的环路分析仪这个设备 那还可以重新画界面去设计您的这些数字电源相关的 这个拓扑的一些控制 那我们目前支持的一些拓扑就是buck boost 一些简单的这种拓扑单向的逆变等等等等 那我们支持的这些拓扑中呢我们通过图像化的配置 可以自动帮您生成代码 然后MotorWare呢 就是我们instaSPIN的这个所有的软件 主要这个给大家共享的一个点 那MotorWare呢 除了我们刚才提到的 强调的这个FAST的这个估算器之外 它还有一些非常好的这些功能也集成在MotorWare里面 比如说力矩补偿比如说这个高频注入 那这个实际上已经在我们的MotorWare里面已经发布了 好 谢谢大家的时间 欢迎大家继续关注TI的产品