AN131 - 如何设置传感器位置偏置角
每月为您发送最具参考价值的行业文章
我们会保障您的隐私
简介
MP6570是一款集成了高精度角度传感器的FOC控制器。检测转子的位置需要在电机轴上连一块磁铁（见图 1），而MP6570可以检测面内磁场分量以获得转子位置。MP6570 中嵌入的磁性角度传感器被用作绝对转子位置传感器。FOC算法需要用电角度来实现Park 和逆 Park 变换。因此，必须首先设置转子与 A 相对齐时的传感器位置偏置角。
图1: MP6570如何感测转子位置
通过传感器角度获知电角度
三相 PMSM/BLDC 电机由两部分组成：定子和转子。
定子由绕在定子铁芯上的三个绕组组成。 三相绕组各相差120°。当交流电流通过三相绕组时，将在空间产生圆形旋转磁场（Fs），其旋转频率与交流电流频率相同。
转子由一对或多对永磁极组成，用来提供恒定的转子磁场 (Fr)。
在稳态运行中，转子磁场Fr 以相同的转速跟随定子磁场Fs。如果从转子磁场 Fr 的轴上看定子磁场Fs，定子磁场Fs就变成了直流分量。这意味着我们可以找到合适的坐标变换法将三相交流分量转换为两相直流分量，以便于控制。两相直流分量，包含d 轴（转子磁通轴）分量和 q 轴（垂直于d 轴）分量，可以分别解耦并得到良好控制。这被称为磁场定向控制 (FOC)。通常，d轴电流ID为零，这样定子磁通与转子磁通垂直，可以实现更高效率和更大扭矩。
如果转子磁通 d 轴和 A 相轴之间的角度 theta 已知，则可以轻松完成三到二的转换（见图 2）。转子磁通和定子相位矢量A之间的角度被定义为电角度。
图2: 电角度
在生产过程中，磁铁可以安装在电机轴的任意位置，转子磁极和磁铁磁极之间无需对齐。对于不同的电机组，从MP6570角度传感器获得的角度与转子电角度之间会存在一定的偏差（见图 3）。
通过MP6570找到THETA偏置角度
当电机绕组 A 中存在正电流时，矢量为A+；当电流为负时，矢量为A-。图 4 显示了具有六个基本矢量的空间矢量图。
图3:不同电机上的磁铁安装
图4: 在星形连接电机中找到Theta偏置角度
要得到电角度为零时的位置，需要在电机绕组A上通电。但在实际电机中，无法只对单相绕组A通电。电流一定会流经相位绕组B或C。A+B- 和 A+C- 的矢量和也与矢量A对齐。图 5 显示了如何通过MP6570获得初始theta偏置。
图5: Auto-Theta 偏置期间的开关逻辑
在第 1 阶段，A 相切换，B 相下管开关导通，C相处于高阻抗状态。转子与 A+B- 矢量位置对齐。在第 2 阶段，A 相切换，B 相处于高阻抗状态，C 相下管开关导通。转子与A+C-矢量位置对齐。通过设置不同的A相占空比和时间间隔，对准转子的扭矩电流可以被控制，以匹配所用电机的特性。通过在相应寄存器中设置占空比和时间间隔，可以自动完成此操作。遵循本指南或使用MPS 开发的 GUI 软件 eMotion Virtual Bench 可以轻松完成这些设置。
星形（STAR）和三角形（DELTA）连接电机
三相 BLDC/PMSM 电机的定子绕组由三个线圈组成，有两种常见的电气绕组配置：星形和三角形。星形配置将所有绕组连接到一个中心点，并在每个绕组的另一端施加电源（见图6a）。三角形配置将三个绕组以三角形电路相互连接，并在每个连接处施加电源（见图 6）。
图6: 星形和三角形连接电路
MP6570可用于星形和三角形连接的电机，并使用相同的对齐法找到 theta 偏置。
设计总结
当转子对准 A 相时，应首先找到传感器角度（即 theta 偏置）以进行 FOC 控制。遵循本指南或使用eMotion Virtual Bench 可以轻松完成这项工作。
MP6570也可用于三角形连接电机，无需更改任何 theta偏置。
_______________________
以上信息是否有用？ 点击订阅，我们将每月为您发送最具价值的资讯！
技术论坛
Latest activity 2 weeks ago
9 回复
Latest activity a year ago
1 评论
Latest activity a year ago
3 回复
直接登录
创建新帐号