理解电机驱动器电流环路中非理想效应影响的系统方法

作者:Jens Sorensen Dara O’Sullivan ADI公司

在任何数控电机驱动器中,一个不可或缺的部件是相电流反馈。测量质量与扭矩纹波和扭矩建立时间等系统参数直接相关。虽然系统性能与相电流测量之间存在强相关关系,但很难将其转换成对反馈系统的硬性要求。从系统角度来看,本文将讨论如何设计出面向电机控制优化的反馈系统。同时还将指出误差源,并讨论缓解效应。

1. 简介

电流环路在电机驱动器或伺服(见图1)中的性能直接影响电机的扭矩输出(扭矩输出对平滑响应至关重要)以及精确定位和速度曲线。平稳扭矩输出的一个关键衡量指标是扭矩纹波。这对仿形切削和切割应用尤为重要,在此类应用中,扭矩纹波会直接转化为可实现的终端应用精度。对于生产效率直接受可用控制带宽影响的自动化应用,响应时间和建立时间等与电流环路动态相关的参数非常重要。除电机设计本身外,驱动器内的多个因素也会直接影响这些性能参数。

一个电机驱动器内部有多个扭矩纹波来源。一些源于电机本身,例如由定子绕组和定子槽布置以及转子EMF谐波引起的齿槽扭矩。1 其他扭矩纹波来源与相电流反馈系统2中的失调和增益误差相关(见图1)。
逆变器死区时间也会直接影响扭矩纹波,因为它会将定子电频率的低频(主要是5次和7次)谐波分量添加至PWM输出电压。这种情况下,对电流环路的影响与电流环路在谐波频率上的抗干扰能力相关。

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