[發(fā)明專利]一種基于硬件的磁場定向控制（FOC）裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310430740.4
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103532457A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧學(xué)鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞博用電子科技有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 田利瓊

1.一種基于硬件的磁場定向控制（FOC）裝置,包括一個電機矢量控制算法模塊，其特征在于，所述電機矢量控制算法模塊只是一個獨立外設(shè)，而不是一個獨立的處理器，配合專門的調(diào)試工具，只需配置參數(shù)，無需編程就可實現(xiàn)對電機的矢量控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于硬件的磁場定向控制（FOC）裝置，其特征在于，所述電機矢量控制算法模塊Z主要由電流重構(gòu)模塊、Clark變換模塊、Park變換模塊、滑模&PLL估算位置速度模塊、速度PI環(huán)模塊、d軸電流PI環(huán)模塊、q軸電流PI環(huán)模塊、Repark變換模塊、SVPWM占空比計算模塊及軟件修正模塊組成；所述電流重構(gòu)模塊連接Clark變換模塊；所述Clark變換模塊連接滑模&PLL估算位置速度模塊及Park變換模塊；所述滑模&PLL估算位置速度模塊連接速度PI環(huán)模塊；所述Park變換模塊連接d軸電流PI環(huán)模塊及q軸電流PI環(huán)模塊；所述Repark變換模塊連接d軸電流PI環(huán)模塊及q軸電流PI環(huán)模塊，所述Repark變換模塊連接SVPWM占空比計算模塊及滑模&PLL估算位置速度模塊；所述SVPWM占空比計算模塊連接軟件修正模塊。

3.一種基于硬件的磁場定向控制（FOC）方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）用戶通過在線調(diào)試工具輸入?yún)?shù)信息，CPU直接對電機外設(shè)進行參數(shù)配置；

（2）模擬量采樣模塊按根據(jù)配置方式選擇自動采樣轉(zhuǎn)換單電阻電流或雙電阻電流；

（3）電機外設(shè)根據(jù)模擬量采樣模塊采集到的電流值，通過運算實現(xiàn)FOC算法；

（4）電機外設(shè)同時將電機運行的過程數(shù)據(jù)，通過總線，傳回CPU，再通過在線調(diào)試工具反饋給用戶，便于用戶對數(shù)據(jù)進行跟蹤，且相應(yīng)進行調(diào)整；

（5）若用戶需要調(diào)整參數(shù)，則會通過在線調(diào)試工具再次對電機外設(shè)進行參數(shù)配置；

（6）重復(fù)執(zhí)行第二至第五步。最終達(dá)到用戶對電機控制的指標(biāo)要求。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于硬件的磁場定向控制（FOC）方法，其特征在于，所述電機外設(shè)根據(jù)模擬量采樣模塊采集到的電流值，通過運算實現(xiàn)FOC算法包括以下步驟：

（1）模擬量采樣模塊按照不同的配置將采樣到的單電阻或雙電阻采樣電流值送入電機外設(shè)；

（2）電機外設(shè)根據(jù)配置選擇單電阻或雙電阻處理方法重構(gòu)出電機相電流Ia、Ib；

（3）電機相電流Ia、Ib通過Clark變換模塊變換為α、β坐標(biāo)系下電流Iα、Iβ；

（4）根據(jù)α、β坐標(biāo)系下電流Iα、Iβ以及轉(zhuǎn)子位置角θ通過Park變換模塊變換為d、q坐標(biāo)系下電流Id、Iq；

（5）若速度環(huán)使能則計算速度給定值和速度反饋值的PID結(jié)果并得到轉(zhuǎn)矩電流參考值，計算完成后產(chǎn)生可屏蔽中斷，若未使能中斷則后續(xù)d軸電流環(huán)的參考值為0，q軸電流環(huán)參考值為轉(zhuǎn)矩電流參考計算。若使能中斷，則d軸電流參考值、q軸電流參考值由軟件寫入。若速度環(huán)未使能，則不計算該環(huán)節(jié)。

（6）若電流環(huán)計算使能則根據(jù)當(dāng)前q軸電流實際值Iq和步驟（5）確定的q軸電流環(huán)參考值通過PID計算得到q軸電壓Uq。若電流環(huán)計算未使能則不計算該環(huán)節(jié)；

（7）若電流環(huán)計算使能則根據(jù)當(dāng)前d軸電流實際值Id和步驟（5）確定的d軸電流環(huán)參考值通過PID計算得到d軸電壓Ud。計算完成后產(chǎn)生可屏蔽中斷，若未使能中斷則RePark模塊中的輸入值為計算得到的Ud、Uq，若使能中斷則RePark模塊中的輸入值為軟件寫入。若電流環(huán)計算未使能則不計算該環(huán)節(jié)；

（8）根據(jù)步驟（7）得到的RePark模塊輸入值及轉(zhuǎn)子位置角θ通過RePark模塊計算得到α、β坐標(biāo)系下的電壓Uα、Uβ，計算完成后產(chǎn)生可屏蔽中斷。若未使能中斷，則后續(xù)SVPWM占空比計算模塊和滑模位置估算模塊的輸入為計算得到的電壓Uα、Uβ，若使能中斷，則后續(xù)SVPWM占空比計算模塊和滑模&PLL估算位置速度模塊的輸入為軟件寫入；

（9）根據(jù)得到的電壓Uα、Uβ以及α、β軸電流Iα、Iβ利用滑模及PLL原理通過滑模&PLL估算位置速度模塊估算出當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置角及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。計算完成產(chǎn)生可屏蔽中斷，若未使能中斷，則Park模塊及RePark模塊所用轉(zhuǎn)子位置角為滑模估算位置角。若使能中斷，則Park模塊及RePark模塊所用轉(zhuǎn)子位置角為軟件寫入；

（10）根據(jù)步驟（8）中得到的電壓Uα、Uβ，根據(jù)SVPWM原理通過SVPWM占空比計算模塊計算出三相占空比，計算完成后產(chǎn)生可屏蔽中斷。若未使能中斷則最終發(fā)波所用占空比即為該占空比，若使能中斷，則最終發(fā)波所用占空比為軟件寫入。