RA6T2无传感器矢量控制应用笔记 [3] 控制程序描述 (1)

 

 

3. 控制程序描述

 

介绍本应用笔记的目标软件。

 

3.1 控制的内容

 

3.1.1 电机启动/停止

电机的启动和停止通过来自“Renesas Motor Workbench”或SW1的输入控制。

 

为SW1指定一个通用端口，并根据其电平控制电机运行。

 

“高”电平  à 电机启动

“低”电平  à 电机停止

 

3.1.2 A/D转换器

1

电机转速参考值

电机的转速命令值通过来自“Renesas Motor Workbench”的输入或VR1的输出值（模拟值）来确定。来自VR1的转速命令值的测量如下表所示。

 

表3-1 转速参考值的转换比

 

2

逆变器总线电压

逆变器总线电压的测量如下表所示。此电压用于计算调制比以及过电压和欠电压检测（出现异常时PWM停止）。

 

表3-2 逆变器总线电压转换比

 

3

单电阻时的相电流

相电流的测量如表3-3所示，用于矢量控制。

 

表3-3 相电流转换比

 

注：

有关A/D转换特性的更多详细信息，请参见“RA6T2系列用户手册：硬件”。

 

3.1.3 调制

本应用笔记的目标软件采用脉宽调制（下文中称为 PWM）来生成电机的输入电压。PWM波形通过三角波比较方法来生成。

 

1

三角波比较方法

三角波比较方法用于输出电压命令值。通过该方法，输出电压的脉宽可通过比较载波波形（三角波）与电压命令值波形来确定。当电压命令值大于或小于载波波形时，可通过相应接通或关断开关的方法来输出近似正弦波的电压命令值。

 

图3-1 三角波比较方法概念图

 

如图3-2所示，输出电压脉冲时间与一个载波周期之比称为占空比。

 

图3-2 占空比定义

 

调制系数“m”定义如下。

 

 

所请求的控制可通过将此调制系数设置为确定PWM占空比的寄存器值来执行。

 

3.1.4 状态转换

图3-3是无传感器矢量控制软件的状态转换图。在本应用笔记的目标软件中，软件状态受“系统模式”控制。电机1和2的控制方法相同。

 

图3-3 无传感器矢量控制软件的状态转换图

 

1

系统模式

“系统模式”指示系统的运行状态。每当有事件发生时，状态都会转换。“系统模式”具有3个状态：电机驱动停止（非活动）、电机驱动（活动）和异常状况（错误）。

 

2

事件

在每种“系统模式”下有“事件”发生时，“系统模式”都会根据具体“事件”发生变化，如上图3-3所示。各个事件的发生原因如下所示。

 

表3-4 事件列表

 

3.1.5 启动方法

图3-4显示了无传感器矢量控制软件的启动控制。每种模式均通过管理d轴电流、q轴电流和速度的各个参考值的标记来控制。 

 

图3-4无传感器矢量控制软件的启动控制 

 

3.1.6 系统保护功能

本控制软件具有以下错误状态，发生相应错误时执行紧急停止功能。表3-5列出了系统保护功能的各个软件阈值。

 

3

过电流错误

有两种过电流保护。

硬件OCP：检测到来自硬件的紧急停止信号时，PWM 输出端口被自动设置为高阻抗输出（无软件干预）。 

软件OCP：在过电流监控周期内对 U、V和W相电流进行监控。检测到过电流时，CPU执行紧急停止。 

 

3

过电压错误

在过电压监控周期内对逆变器总线电压进行监控。检测到过电压（电压超出过电压限值）时，CPU执行紧急停止。这里的过电压限值在设置时会将检测电路电阻值的误差考虑在内。出现此误差时，CPU在出错的电机一端执行紧急停止。

 

3

欠电压错误

在欠电压监控周期内对逆变器总线电压进行监控。检测到欠电压（电压低于限值）时，CPU执行紧急停止。这里的欠电压限值在设置时会将检测电路电阻值的误差考虑在内。出现此误差时，CPU在出错的电机一端执行紧急停止。

 

3

超速错误

在转速监控周期内对转速进行监控。当速度超出限值时，CPU执行紧急停止。出现此误差时，CPU在出错的电机一端执行紧急停止。

 

表3-5 系统保护功能的设置值

 

未完待续_