15万转无感FOC: 高压风机水泵吸尘器,冰箱空调压缩机

新唐 M451 无感 FOC 是如何很快起转成功的？

无感 FOC 的起转，是先托动，就是电磁场吸引着转子永磁体转动。
刚开始，转子位置未知，用较大电流吸着磁铁转，所以磁铁跟得紧，电流方向与磁铁夹角小于90度，如下图。





转速稍快后，磁铁位置准确了。由于电流大转矩大，转速又慢，所以电流方向与转子夹角仍小于90度。若想让二者夹角到90度，有两个方法：
1>，加快电流转速。让电流方向，尽快转到 Q 轴位置——90度。  如果电流不减小，可能要转很多圈，电流方向才能赶上90度位置，切同步慢。
2>，减小电流降低转矩，永磁体转不动就会落后，直到落后电流方向 90度，就变同步转。 如果电流减太快、转矩降太快，重载时，还没变同步，就转不动而停转了。

所以，以上两个办法，同时使用，才能尽快变到同步转动。

这里再详细说一下电流加速度。
为了加快电流转速，我们采用了指数加速的方式。如下图

刚开始时，转速要慢，要让电流吸住磁铁转。转到磁铁位置准确了，就要尽快转到90度，这时指数加速，电流方向可很快转到90度

转速调整函数， Adjust_Pull_Ommega(Speed_Inc,  PULL_Ommega_Inc_f16 ,  PULL_Ommega_Max_f16);   
函数内这样实现
Pull_Ommega_f16 += Pull_Ommega_f16 * Speed_Inc >>14 ;      // 指数加速
Pull_Ommega_f16 += PULL_Ommega_Inc_f16 ;                        // 线性加速


拖动刚开始，如果只想线性加速，可以让实参一 = 0，磁铁位置准确了，再用非0实参。

电机公式是 V - Ri = Ldi/dt + E ;  位置估算输入的电压，一般先把电机绕线电阻的压降去掉，即先计算等式左边的 V-Ri
我们的代码是用电压的 25mV 数值计算的，可以保证电压不足10V的低压电机的计算精度。最大电压可到 1638.3V，380V 的电机也无需修改电压数据精度。

先计算 V- Ri， 187/188行是Vd/Vq电压的 25mV 数值。Ri 计算结果是 伏，就要乘 40 得 25mV 数值
R = 毫欧/1000 = RESISTER_COIL / 1000
i = 电流ADC值/1安电流的ADC 值
电流 Iq_Measure_f3，是电流ADC 值乘8的数值（乘8是为了后面位置估算提高精度），所以电流ADC值 = Iq_measure_f3/8
CURRENT_Adc1000 是1安电流的ADC值、再乘1000的数据，所以1安电流 ADC 值 =  CURRENT_Adc1000 / 1000
所以电流 i = (Iq_Measure_f3/8) / (CURRENT_Adc1000/1000)



40*R*i  = 40 * (RESISTER_COIL/1000）*【(Iq_Measure_f3/8) / (CURRENT_Adc1000/1000)】
上式简化后 40*Ri = 5*RESISTER_COIL * Iq_Measure_f3 / CURRENT_Adc1000
Iq_Measure_f3 有 15 位，如果电阻RESISTER_COIL 有17位，前面乘积就 32位了，就不能再乘5了，所以把乘5移到分母除5。

第208行代码本应除5，做四舍五入要加 2.5, 加不了小数，就变成加5除10。

游客 223.112.186.x 发表于 2024-3-25 11:04
这里的低通滤波器，是为了得到一个比较平滑的反电动势是吗？能否详细讲讲。这个算法在启动和低速时和速度 ...

我们是dq 轴估算，直接计算出 q 轴的电势，这个反电势直接与转速成正比。

刚启转时，电流容易受干扰 ADC 数据更容易跳动，计算出的反电势也会数据跳动，就是含有高频分量，由此计算出的转速值，也会有数据跳动。低通滤波，就是滤除数据跳动分量。实际机械转速几乎不跳动，就是频率较低，带宽较窄。

启转成功后，数据比较稳定，可以适当增大一点点带宽，加快转速响应，特别是转速会快速变化的应用。

Angus 发表于 2024-3-24 11:16
在做位置估算时，要用到一个低通滤波器。低通带宽若太低，转速响应慢；若太高，起转时容易受干扰、同步慢。 ...

这里的低通滤波器，是为了得到一个比较平滑的反电动势是吗？能否详细讲讲。这个算法在启动和低速时和速度正常时的区别，以及如何切换的，谢谢！

在做位置估算时，要用到一个低通滤波器。低通带宽若太低，转速响应慢；若太高，起转时容易受干扰、同步慢。所以，可以启转成功后, 把带宽加倍，以加快转速的响应。

低通滤波器的带宽配置函数 Set_PWM_Frequency_LPF(72437760ul/gPWM_Period, 200);   参数一是数据采样频率, 即PWM 频率；参数二是低通滤波器的带宽“角频率”值 Ommega,  实参若用200，转折频点=200/3.14159/2 = 32Hz

此代码中，低通带宽在 main() 中配置后，未再配置。对于风机来说这样做没什么影响。


此低通带宽值在 ADC 中断里计算时用到，所以，可以在 ADC 中断里调用此函数、重新配置低通带宽。

游客 223.112.186.x 发表于 2024-3-6 15:41
关于PARK变换，求出id,iq,我下载的代码如下：（无法发送图片，只能复制）
////===求Idq,前俩实参最大正负65 ...

正余弦值 C11,C12,C21,C22有15位小数，所以Ia,Ib乘c11~C22后右移15位去掉小数, 加16384是四舍五入。

若不用浮点运算，整数除法，得到的只有整数的商和余数，比如 20~24 除10，=2.0~2.4， 商是整数部分2。25~29 除10，=2.5~2.9，商也是整数部分2，如何让整数部分是 3 呢？

整数运算没法加0.5，那就在被除数上，加除数的一半（等于加了0.5）。25~29, 加5后再除10 =3.0~3.4，整数部分刚好是3。而20~24 加5后除10 = 2.5~2.9，整数部分仍是 2。


也就是说，整数除法的四舍五入，是在除之前，先在被除数上加除数的一半，再做除法，结果就四舍五入了。

所以，右移15是除32768，四舍五入就在被除数上先加 16384。

关于PARK变换，求出id,iq,我下载的代码如下：（无法发送图片，只能复制）
////===求Idq,前俩实参最大正负65535(可同时最大),否则计算溢出 ========
// *_I_alpha,  输入 I_alpha 返回 Id
// *_I_beta,   输入 I_beta 返回 Iq           
//  _q_Angle   q 轴角度,[0 ~ 65536)表示[0~360)度
void Static_to_Dynamic(int32_t *_I_alpha, int32_t *_I_beta, int32_t _q_Angle)
{
  int32_t  C11,  C21 ;
  int32_t  Ia = *_I_alpha,  Ib = *_I_beta ;
  
  C11 =  _q_Angle ;
  C21 = Get_cos(&C11) ;
                                                              // 65535*0x8000+16384= 0x7FFFC000
  *_I_alpha = ((Ia*C11+16384)>>15)+((-Ib*C21+16384)>>15);     // 65536 * 0x8000   = 0x80000000 溢出
  *_I_beta  = ((Ia*C21+16384)>>15)+ ((Ib*C11+16384)>>15);     //-65536 *(-0x8000) = 0x80000000 溢出
}                                                             //-65535 *(-0x8000) = 0x7FFF8000

上面的的两个等式*_I_alpha和 *_I_beta  =，和公式不一致，楼主能给讲讲吗？谢谢@

Angus 发表于 2024-2-23 18:44
如果是交流220V 整流得到的直流，有人为节省成本母线电容用的小，母线电压波动大，这时最好每次PWM 都测 ...

谢谢楼主。

游客 223.112.186.x 发表于 2024-2-23 14:39
楼主，每次都要采样母线电压的值吗？不太明白，母线电压不是固定不变的吗？请楼主解惑。另外，原理图对不 ...

如果是交流220V 整流得到的直流，有人为节省成本母线电容用的小，母线电压波动大，这时最好每次PWM 都测一次电压比较好。

此代码是三电阻或双电阻测电流，在PWM 计数起点测电流，即下MOS 导通中间。

我测试的板子，稍做了改动，只要测到母线电压和三相电流，就能转起来。ADC 引脚用哪个、就配置哪个就行。

Angus 发表于 2022-10-27 21:48
电压的基准值是 0.1V。最大值是 16383，若超过此值, 乘4后大于等于65536做坐标旋转会溢出，即最大工作电压 ...

楼主，每次都要采样母线电压的值吗？不太明白，母线电压不是固定不变的吗？请楼主解惑。另外，原理图对不上啊，能否分享一张实际的原理图，采样的是那个点，采样的是相线电压还是母线电压，谢谢！