Cyflwyniad: Mae Zhaoyi Innovation yn gwmni enfawr o gynhyrchion cyfres MCU domestig. Yn eu cyfres o atebion dylunio MCU, mae ganddynt gydweithrediad helaeth â SKLOR.

Defnyddio cyfres GD32F130 MCU i ddylunio cynllun bwrdd gwrthdröydd cywasgwr oergell

Trosolwg o gynllun gwrthdröydd cywasgydd oergell

Gellir defnyddio'r bwrdd trosi amledd a gyflwynir yn yr erthygl hon ar gyfer rheoli trosi amlder cywasgwyr oergell, a gellir ei ddefnyddio hefyd ar gyfer rheoli trosi amlder cyflau amrediad a chyflyrwyr aer. Mae'r cynllun yn seiliedig ar ddyluniad MCU cyfres GD32F130 GigaDevice. Mae'r MCU wedi'i gyfarparu â chraidd Cortex-M3, a all wireddu rheolaeth DP, generadur SVPWM, a sylwedydd cyflwr modur gan feddalwedd; gall amserydd datblygedig gynhyrchu 6 sianel yn uniongyrchol o PWM addasadwy parth marw cyflenwol, Mae'r sglodyn yn cwrdd â thymheredd gweithredu gradd ddiwydiannol a ADC, safonau EMI, ac mae'n addas iawn ar gyfer PMSM, rheoli cyflymder amledd amrywiol BLDC.

GD32F130 gyfres MCU prif fanylebau

Cortex-M3@48Mhz, perfformiad prosesu 50 MIPS;

Fflach: 64KB/32KB/16KB;

SRAM: 8KB/4KB/4KB;

ADC manwl uchel cyflymder uchel, 12Bits ADC x 1@2.6Msps, 10 sianel;

Amserydd uwch x1, a all gynhyrchu 6 allbwn PWM cyflenwol gydag amser marw addasadwy. amserydd cyffredinol x6;

Flash gyda diogelwch amgryptio caledwedd;

Dulliau cyfathrebu cyfresol amrywiol: I2C x2, SPI x2, UART x2;

Mathau o becynnau cyfoethog: TSSOP20/ QFN28/ QFN32/ LQFP32/ LQFP48/LQFP64

Amrediad tymheredd gweithredu gradd ddiwydiannol: -40 ℃ ~ + 85 ℃;

Gradd ddiwydiannol ADC nodweddion: 6000 folt;

Prif fanylebau a pharamedrau'r bwrdd gwrthdröydd

Pŵer allbwn graddedig 200W, foltedd bws 310V, cerrynt gweithio mwyaf 2A;

Dull maes magnetig, cerrynt tonnau sin, cychwyn a rheolaeth heb synhwyrau;

3 Gwrthydd samplu cyfredol;

Mae cylched y gwrthdröydd yn cael ei hadeiladu gan 6 Power MOSFETs;

Mae'r diagram bloc rheoli o'r system rheoli modur fel a ganlyn:

Gweithredu MTPA

Fel y dangosir yn y diagram bloc system, mae'r system gyfan yn reolaeth dolen gaeedig ddwbl, mae'r ddolen fewnol yn ddolen reoli gyfredol, ac mae'r ddolen allanol yn ddolen rheoli cyflymder. Gosodwch gyfeiriad fflwcs magnetig y rotor fel echel d, echel q-echel orthogonal d-echel, pwrpas rheoli'r ddolen gyfredol yw datgysylltu'r cerrynt stator a'r fflwcs magnetig, a rheoli'r cerrynt stator i q-axis.

Ar gyfer y modur SPM, rydym yn gosod gwerth rheoli targed id yr echel d i 0, ac yn rheoli'r holl gerrynt ar y stator i'r echelin q i gael y Torque Uchaf Per Ampere (MTPA). Ar yr adeg hon, dim ond i gydran gyfredol yr echel q y mae torque a chyflymder y modur PMSM yn gysylltiedig. Yna rydyn ni'n rheoli'r cerrynt ar yr echelin-d trwy'r ddolen rheoli cyflymder i gyflawni rheolaeth dolen gaeedig ddwbl.

Mewn gwaith gwirioneddol, gan nad yw strwythur y modur SPM yn ddelfrydol, nid yw'r cerrynt gwirioneddol ar yr echelin-d yn 0; ar yr un pryd, byddwn hefyd yn rheoli'r cerrynt ar yr echel d yn bwrpasol, er mwyn sicrhau bod y modur yn fwy na gweithrediad cyflymder Sylfaen; ar yr adeg hon, mae angen inni ychwanegu rheolydd gwanhau maes i'r echel d i sicrhau gwireddu MTPA. Mae'r diagram fector pan fydd y modur SPM yn rhedeg fel a ganlyn:

Gweithredu FOC

Mae cerrynt tri cham a, b, c yng ngwifrau gwirioneddol y modur PMSM. Nawr mae angen i ni gysylltu'r ceryntau tri cham a, b, ac c â'r cerrynt echelin D a'r cerrynt echelin Q. Mae angen i ni ddefnyddio'r ddau drawsnewidiad mathemategol o Clark a Park:

• Trawsnewid Clark: (a, b, c) → (α, β), α, β yn systemau cydgysylltu llonydd orthogonal dau gam;

•Trawsnewid parc: (α, β)→(D, Q), D, Q yn system cydlynu cylchdroi orthogonal dau gam, lle θ yw safle fflwcs magnetig y rotor;

Trwy ddau newid mathemategol Clark a Park, gallwn ddadelfennu ceryntau tri cham a, b, ac c y modur PMSM i'r echelin D a'r echelin Q, a thrwy hynny wireddu Rheolaeth sy'n Canolbwyntio ar Faes (FOC). Gallwn hefyd ganfod mai pwynt allweddol y rheolaeth FOC gyfan yw canfod sefyllfa fflwcs magnetig θ y rotor.

Gweithredu SVPWM

Gallwn hefyd ddefnyddio'r trawsnewid Parc gwrthdro i drosi'r cerrynt stator o D, gofod Q i α, gofod β. Ar ôl cwblhau'r cyfeiriadedd maes magnetig, cam olaf rheolaeth modur PMSM yw cynhyrchu foltedd PWM sy'n gweithredu ar derfynellau tri cham y modur. Yn ôl 8 cyflwr newid y gwrthdröydd tri cham, gallwn restru tabl cyflwr modiwleiddio fector gofod gwrthdröydd:

Yn eu plith, pan fydd tri cham A, B, ac C i gyd yn 0 ac 1, mae'n gyflwr annilys. Rydyn ni'n gosod y ddau fector cyflwr hyn ar darddiad y gofod, ac mae'r 6 fector sy'n weddill yn nodi U0→U300 yn tynnu llun hecsagon rheolaidd yn y gofod. Y dull 6 cam traddodiadol i reoli'r modur yw ychwanegu'r 6 fector foltedd hyn i ben stator y modur yn ei dro.

Pwrpas modiwleiddio fector gofod (SVPWM) yw ffurfio fector foltedd cylchdroi 360-gradd cyfartal osgled yn y gofod fector, a thrwy hynny leihau allbwn cydrannau harmonig cyfredol gan y gwrthdröydd a lleihau crychdonni trorym. Dull gweithredu SVPWM yw defnyddio dau fector foltedd sylfaenol cyfagos i syntheseiddio'r fector foltedd cylchdroi Uout yn y gofod fector, ac mae gwerth uchaf Uout tua 0.886 * VDC. Gan gymryd y cwadrant cyntaf fel enghraifft,

Yn eu plith, T1 yw amser gweithredu'r fector foltedd U0 mewn un cylch PWM, T2 yw amser gweithredu'r fector foltedd U60 mewn un cylch PWM, a T0 yw amser gweithredu'r gydran dilyniant sero.

Defnyddiwn werthoedd V_α a V_β yn gyntaf i bennu'r sector sector, ac yna cyfrifwn werthoedd T1, T2 a T0 yn ôl y ffwythiant trigonometrig a gwerth Vdc.

A= V_β;

B= 1.7320508*V_α-V_β;

C= -1.7320508*V_α-V_β;

os(A>= 0) {a= 1;} arall a = 0;

os(B>= 0) {b= 1;} arall b= 0;

os(C>= 0) {c= 1;} arall c= 0;

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

switsh(N)

{

achos 1: sector = 2; torri;

achos 2: sector = 6; torri;

achos 3: sector = 1; torri;

achos 4: sector = 4; torri;

achos 5: sector = 3; torri;

achos 6: sector = 5; torri;

rhagosodiad: break;

}

Er mwyn lleihau'r amseroedd newid o MOSFETs yn y gylched gwrthdröydd, gellir defnyddio dull synthesis fector gofod 7-segment, gan ddechrau a gorffen gyda fector sero (000) ym mhob sector fector, gyda fector sero (111) yn y canol, a gweddill yr amser gyda fector dilys. Fel y dangosir isod:

Ar ôl i'r foltedd SVPWM gael ei gymhwyso i derfynellau tri cham y modur PMSM, gellir gweld y tonffurf foltedd cam siâp cyfrwy, fel y dangosir yn y ffigur canlynol:

Gweithredu'r Rotor Angle Observer

Dod o hyd i sefyllfa θ fflwcs magnetig y rotor yw'r allwedd i'r algorithm FOC, ond yn y broses o gylchdroi'r modur yn gyflym, nid yw cywirdeb synhwyrydd y Neuadd yn ddigon i ganfod yn gywir sefyllfa θ y fflwcs magnetig rotor . Yn yr achos hwn, mae angen sylwedydd ongl rotor. Gellir cael gwybodaeth ongl fflwcs magnetig y rotor o'r EMF cefn. Ni allwn fesur EMF cefn y modur yn uniongyrchol, ond gellir cyfrifo gwerth yr EMF cefn trwy'r dull arsylwi.

Dewisir y gwerth gwall rhwng cerrynt yr arsylwr a'r cerrynt go iawn fel yr arwyneb rheoli modd llithro S,

Os yw'r cynnydd modd llithro K yn ddigon mawr, gallwn ddod o hyd i arwyneb rheoli modd llithro S o'r fath

Mae diagram bloc system yr arsylwr modd llithro fel a ganlyn:

Os ydym am sicrhau sefydlogrwydd yr arwyneb rheoli modd llithro S, mae angen inni ddewis gwerthoedd K a l effeithiol i sicrhau hynny

A rhaid i'r gwerth l fod yn fwy na -1. Yn olaf, gellir cyfrifo ongl θ y rotor gan y swyddogaeth arctangiad.

Gall MCU cyfres GD32F130 weithredu'n hawdd y generadur SVPWM uchod, trawsnewid Park/Clark, rheolwr DP, ac arsylwr safle rotor. Gall y system SAR ADC cyflym a manwl uchel a system ymyrraeth aml-lefel yr MCU sicrhau perfformiad amser real rheolaeth dolen gaeedig.

GD32F130 Bwrdd gwrthdröydd oergell

delwedd blaen

delwedd cefn