Pengenalan: Zhaoyi Innovation ialah syarikat gergasi produk siri MCU domestik. Dalam siri penyelesaian reka bentuk MCU mereka, mereka mempunyai kerjasama yang meluas dengan SKLOR.

Menggunakan MCU siri GD32F130 untuk mereka bentuk skema papan penyongsang pemampat peti sejuk

Gambaran keseluruhan skema penyongsang pemampat peti sejuk

Papan penukaran frekuensi yang diperkenalkan dalam artikel ini boleh digunakan untuk kawalan penukaran frekuensi pemampat peti sejuk, dan juga boleh digunakan untuk kawalan penukaran frekuensi hud julat dan penghawa dingin. Skim ini berdasarkan reka bentuk MCU siri GD32F130 GigaDevice. MCU dilengkapi dengan teras Cortex-M3, yang boleh merealisasikan kawalan PI, penjana SVPWM, dan pemerhati keadaan motor melalui perisian; pemasa lanjutan boleh terus menjana 6 saluran PWM boleh laras zon mati pelengkap, Cip memenuhi suhu operasi gred industri dan piawaian ESD, EMI, dan sangat sesuai untuk kawalan kelajuan frekuensi berubah-ubah PMSM, BLDC.

Spesifikasi utama MCU siri GD32F130

Cortex-M3@48Mhz, prestasi pemprosesan 50 MIPS;

Denyar: 64KB/32KB/16KB;

SRAM: 8KB/4KB/4KB;

ADC berketepatan tinggi berkelajuan tinggi, 12Bits ADC x 1@2.6Msps, 10 saluran;

Pemasa lanjutan x1, yang boleh menjana 6 output PWM pelengkap dengan masa mati boleh laras. pemasa am x6;

Flash dengan perlindungan penyulitan perkakasan;

Pelbagai kaedah komunikasi bersiri: I2C x2, SPI x2, UART x2;

Jenis pakej yang kaya: TSSOP20/ QFN28/ QFN32/ LQFP32/ LQFP48/LQFP64

Julat suhu operasi gred industri: -40℃~+85℃;

Ciri-ciri ESD gred industri: 6000 Volt;

Spesifikasi dan parameter utama papan penyongsang

Kuasa keluaran yang diberi nilai 200W, voltan bas 310V, arus kerja maksimum 2A;

Kaedah berorientasikan medan magnet, arus gelombang sinus, permulaan dan kawalan tanpa sensor;

3 Persampelan arus perintang;

Litar penyongsang dibina oleh 6 MOSFET Kuasa;

Gambar rajah blok kawalan sistem kawalan motor adalah seperti berikut:

Pelaksanaan MTPA

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah blok sistem, keseluruhan sistem ialah kawalan gelung tertutup berganda, gelung dalam ialah gelung kawalan semasa, dan gelung luar ialah gelung kawalan kelajuan. Tetapkan arah fluks magnet rotor sebagai paksi-d, paksi-q ialah paksi ortogon bagi paksi-d, tujuan kawalan gelung semasa adalah untuk memisahkan arus pemegun dan fluks magnet, dan mengawal arus pemegun kepada paksi q.

Untuk motor SPM, kami menetapkan id nilai kawalan sasaran paksi-d kepada 0, dan mengawal semua arus pada stator ke paksi-q untuk mendapatkan Tork Per Ampere Maksimum (MTPA). Pada masa ini, tork dan kelajuan motor PMSM hanya berkaitan dengan komponen semasa paksi-q. Kami kemudian mengawal arus pada paksi-d melalui gelung kawalan kelajuan untuk mencapai kawalan gelung tertutup berganda.

Dalam kerja sebenar, kerana struktur motor SPM tidak sesuai, arus sebenar pada paksi-d bukanlah 0; pada masa yang sama, kami juga akan mengawal arus pada paksi-d dengan sengaja, untuk mencapai motor yang melebihi operasi kelajuan Pangkalan; pada masa ini, kita perlu menambah pengawal kelemahan medan pada paksi-d untuk memastikan realisasi MTPA. Gambarajah vektor semasa motor SPM sedang berjalan adalah seperti berikut:

Pelaksanaan FOC

Terdapat arus tiga fasa a, b, c dalam pendawaian sebenar motor PMSM. Sekarang kita perlu menyambungkan arus tiga fasa a, b, dan c dengan arus paksi D dan arus paksi Q. Kita perlu menggunakan dua transformasi matematik Clark dan Park:

? Transformasi Clark: (a, b, c) → (α, β), α, β ialah sistem koordinat pegun ortogon dua fasa;

?Transformasi taman: (α, β)→(D, Q), D, Q ialah sistem koordinat berputar ortogon dua fasa, di mana θ ialah kedudukan fluks magnet pemutar;

Melalui dua perubahan matematik Clark dan Park, kita boleh menguraikan arus tiga fasa a, b, dan c motor PMSM ke dalam paksi D dan paksi Q, dengan itu merealisasikan Kawalan Berorientasikan Medan (FOC). Kita juga boleh mendapati bahawa titik utama kawalan FOC keseluruhan adalah untuk mencari kedudukan fluks magnet θ pemutar.

Pelaksanaan SVPWM

Kita juga boleh menggunakan penjelmaan Park songsang untuk menukar arus pemegun daripada ruang D, Q kepada ruang α, β. Selepas melengkapkan orientasi medan magnet, langkah terakhir kawalan motor PMSM ialah menjana voltan PWM yang bertindak pada terminal tiga fasa motor. Menurut 8 keadaan pensuisan penyongsang tiga fasa, kita boleh menyenaraikan jadual keadaan penyongsang modulasi vektor ruang:

Antaranya, apabila tiga fasa A, B, dan C semuanya 0 dan 1, ia adalah keadaan tidak sah. Kami meletakkan dua vektor keadaan ini pada asal ruang, dan baki 6 vektor menyatakan U0→U300 hanya melukis heksagon biasa dalam ruang. Kaedah 6 langkah tradisional untuk mengawal motor adalah dengan menambah 6 vektor voltan ini pada hujung stator motor secara bergilir-gilir.

Tujuan modulasi vektor ruang (SVPWM) adalah untuk membentuk vektor voltan berputar amplitud sama 360 darjah dalam ruang vektor, dengan itu mengurangkan keluaran komponen harmonik semasa oleh penyongsang dan mengurangkan riak tork. Kaedah pelaksanaan SVPWM adalah menggunakan dua vektor voltan asas bersebelahan untuk mensintesis vektor voltan berputar Uout dalam ruang vektor, dan nilai maksimum Uout ialah kira-kira 0.886*VDC. Mengambil kuadran pertama sebagai contoh,

Antaranya, T1 ialah masa tindakan bagi vektor voltan U0 dalam satu kitaran PWM, T2 ialah masa tindakan bagi vektor voltan U60 dalam satu kitaran PWM, dan T0 ialah masa tindakan bagi komponen jujukan sifar.

Kami mula-mula menggunakan nilai V_α dan V_β untuk menentukan sektor sektor, dan kemudian mengira nilai T1, T2 dan T0 mengikut fungsi trigonometri dan nilai Vdc.

A= V_β;

B= 1.7320508*V_α-V_β;

C= -1.7320508*V_α-V_β;

if(A>= 0) {a= 1;} else a= 0;

jika(B>= 0) {b= 1;} lain b= 0;

jika(C>= 0) {c= 1;} lain c= 0;

N=a+2*b+4*c;

suis(N)

{

kes 1: sektor = 2; pecah;

kes 2: sektor = 6; pecah;

kes 3: sektor = 1; pecah;

kes 4: sektor = 4; pecah;

kes 5: sektor = 3; pecah;

kes 6: sektor = 5; pecah;

lalai: break;

}

Untuk mengurangkan masa penukaran MOSFET dalam litar penyongsang, kaedah sintesis vektor ruang 7 segmen boleh digunakan, bermula dan berakhir dengan vektor sifar (000) dalam setiap sektor vektor, dengan vektor sifar (111) dalam tengah, dan masa selebihnya dengan vektor yang sah. Seperti yang ditunjukkan di bawah:

Selepas voltan SVPWM digunakan pada terminal tiga fasa motor PMSM, bentuk gelombang voltan fasa berbentuk pelana boleh dilihat, seperti ditunjukkan dalam rajah berikut:

Pelaksanaan Pemerhati Sudut Pemutar

Mencari kedudukan θ fluks magnet pemutar adalah kunci kepada algoritma FOC, tetapi dalam proses putaran kelajuan tinggi motor, ketepatan penderia Hall tidak mencukupi untuk mencari dengan tepat kedudukan θ fluks magnet pemutar. . Dalam kes ini, pemerhati sudut rotor diperlukan. Maklumat sudut fluks magnet rotor boleh diperolehi daripada EMF belakang. Kita tidak boleh langsung mengukur EMF belakang motor, tetapi nilai EMF belakang boleh dikira dengan kaedah pemerhati.

Nilai ralat antara arus pemerhati dan arus sebenar dipilih sebagai permukaan kawalan mod gelongsor S,

Jika perolehan mod gelongsor K cukup besar, kita boleh mencari permukaan kawalan mod gelongsor S sedemikian rupa

Gambar rajah blok sistem pemerhati mod gelongsor adalah seperti berikut:

Jika kita ingin memastikan kestabilan permukaan kawalan mod gelongsor S, kita perlu memilih nilai K dan l yang berkesan untuk memastikan bahawa

Dan nilai l mestilah lebih besar daripada -1. Akhir sekali, sudut θ pemutar boleh dikira dengan fungsi arctangent.

MCU siri GD32F130 boleh dengan mudah melaksanakan penjana SVPWM yang disebutkan di atas, transformasi Park/Clark, pengawal PI dan pemerhati kedudukan rotor. SAR ADC berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi terbina dalam serta sistem gangguan pelbagai peringkat MCU boleh memastikan prestasi masa nyata kawalan gelung tertutup.

GD32F130 Papan penyongsang peti sejuk

imej hadapan

imej terbalik