背景

恒功率算法的需要主要是针对泵/风扇类电机,想实现的效果是当控制器的输入功率超过一定值之后,就不再增加,这主要考虑的是硬件和电机的安全。其实也可以说成是速度模式下限功率。

功率获取

如果要作到恒功率,就需要对输入的功率进行实时的获取。另外很多时候泵/风扇都需要反馈当前的母线电流,因此系统需要知道输入功率。一般获取输入的实时功率主要有下面几种途径。

直接软件计算法

Power = (Id * Ud + Iq * Uq)* 1.5 + Kcoef

公式如上所示,可以实时获取输入功率。但如果Kcoef为定值的话,随着供电电压和负载的变化,功率的计算误差会变大,往往需要标定。

硬件平均法

该方法适合单电阻采样。示意图如下所示。

经过2路RC滤波到单片机的2个AD输入口。其中一路用于从输入的瞬时电流中对相电流进行重构,也就是FOC里用到的单电阻;另一路对输入的瞬时电流进行强滤波,得到一个平缓变化的模拟信号。功率为该电流值*供电电压即可。

电流软件平均值法

在SVM的计算中,不同的sector,T1和T2时刻对应的电流是不同的。列表如下:

可以根据在不同的sector下,用电流和时间的乘积和取平均从而获得母线电流。

举例如下,在其中一个sector(4)下:

计算得到这个PWM周期里,其Irms = (|Ic| * T1 * 2 + |Ia| * T2 * 2)/Tpwm。

然后将6个sector下的 “电流值*该电流值所持续的时间” 累加起来,就会得到一个电周期里的电流的有效值。可以用于母线电流计算。

该方法无需复杂的计算,简单可靠,适应单电阻也适应多电阻采样策略。功率拿该电流✖供电电压即可。

拿到了实时功率之后,如何实现功率环呢?下面给出一种实现的方法。

功率环的实现

可以将功率环和速度环进行绑定。在系统里同时运行2个环路,速度环和功率环,对其输出进行比较,如果速度环输出大于功率环输出,那么系统就用功率环输出;反之如果功率环输出大于速度环输出,其电流参考就用速度环输出。框图如下所示:

这样实现有以下几个特点:

1)当功率增大,可以非常方便的从速度环切到功率环;

2)当功率减小,也可以自然的切换到速度环;

3)速度环和功率环可以保持同样的执行频率,但可以采用不同的PI值。

该方法已经得到了验证,非常可靠,供参考。

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