FOC相关频率与速度关系

1. 电流环频率

定义:电流控制算法执行的频率

通常等同于中断频率(可能是定时器中断或ADC中断)

决定电流控制的更新速率

电流环的帧率(也就是电流环频率)对控制器的性能有显著影响,至少要保证电流环帧率在 10K 以上,一般 10K~40K 之间比较合适,帧率超过 40K 之后,再提高帧率所带来的收益较小。

使能 FPU、使用定点数运算、使用查表法计算 sin 和 cos、开启编译器 -O1/-O2 优化可以显著提高运行速率,除此之外,将反复调用的函数定义为内联函数、将浮点数除法改为浮点数乘法等方法也可以帮助提高代码的执行速度。

2. 载波频率

通常指PWM(脉宽调制)的频率

可能与电流环频率相同,但不总是如此

在某些系统中可能高于电流环频率

补充:对于一个复杂的FOC控制算法,耗时较大时,可以采用两个PWM进行一次控制的策略,这样就有足够的时间来计算复杂的算法,这时由于载波频率必须大于基波频率的10倍以上所以需要适当的提高载波频率

3. 电流环带宽

指电流环的频率响应特性

与电流环频率相关,但不等同

通常小于电流环频率,以保证系统稳定性

4. 电流环与速度环的关系

– 速度环执行频率通常低于电流环

– 电流环可能每次执行都采样当前电流

– 但不一定每次都更新速度环输入

速度相关

电角速度是机械速度的极对数倍数

2*PI*F = omega_e;其中PI = 3.14,F为基波频率单位为HZ,omega_e为电角速度单位为弧度/s,要转为RPS只需要将omega_e除2*PI,也就是说基波频率与电角速度频率单位为RPS时是一样的

对omega_e积分就可以得到电角度theta_e,单位也是弧度

可以得到下面这个小结论

当拿到一个电机,在满额定电压下使用方波电调可以跑到x rpm时,电机极对数是pn,我们如何定下载波频率

x * Pn / 60可以得到基波频率,在对基波频率乘上10以上得到载波频率

当倍数取10倍时为10/60算得0.1667,当倍数取12倍时为12/60算得0.2,当倍数取15倍时为15/60算得0.25

为了方便计算估算先取个12倍基波频率为载波频率这样方便计算,化简得到0.2 * Pn * x得到载波频率

同样可以得到转动电机用示波器电流钳夹住一相就可以得到它的相电流,相电流的波形就是基波波形,也就是其频率就是单位为RPS的电角速度,这样就可以通过示波器去测量转速了

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