无感FOC和DTC电机控制算法的区别及应用案例

科技   2024-11-13 16:59   广东  
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无感FOC和无感DTC都是先进的电机控制技术,它们在不同的应用场景中各具优势。无感FOC适用于需要高精度控制和快速动态响应的场合,而无感DTC则更适合需要快速响应和简化控制结构的应用。选择合适的控制策略需要综合考虑系统的性能要求、成本预算和应用场景的具体需求。通过合理选择和优化控制算法,可以显著提升系统的整体性能和可靠性。


我爱方案网分析师根据无感FOC和DTC两种电机控制方式的不用应用场景,推荐即插即用的开发板方案。


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无感FOC常见应用场景:

  • 电动汽车:在电动汽车中,无感FOC可以减少传感器的成本和故障率,提高系统的可靠性和效率。
  • 家用电器:如空调、洗衣机等,无感FOC可以实现高效节能,同时降低成本。
  • 工业自动化:在一些需要高精度控制的工业应用中,如伺服系统和精密制造设备,无感FOC能够提供稳定的性能。

DTC常见应用场景

  • 快速搬运:在高速搬运和分拣系统中,无感DTC能够确保机器人在高频启动和停止中的稳定性和准确性。
  • 包装机械:在包装生产线中,无感DTC可以提供快速的响应和稳定的控制,提高生产效率。
  • 风力发电:在风力发电系统中,无感DTC能够快速适应风速的变化,提高发电效率和系统的稳定性。


实战方案:
1.高速电机方案
方案可选用HC32M140、HC32M120、HC32F460作为主控,采用无感FOC控制系统,支持单电阻、双电阻采样,可工作在恒转速、恒功率、恒扭矩等模式下。系统最高转速可达12万转(当使用HC32F460时更可高达15万转),适用于高速吹风机、高速吸尘器等产品。
方案特点
快速启动:启动稳定可靠,可在500ms内加速至额定转速

快速停机:采用主动刹车,无过压、过流风险,支持掉电刹车

高速控制:最高电转速可达2000+Hz

工作电压范围大:适用220VAC、110VAC、24VDC供电

丰富的保护功能:过欠压、过流、过功率、堵转、缺相等系统保护
应用场景:

吹风机、扫地机、吸尘器、冰箱、空调、洗衣机等大小家电领域。
2.电动工具方案
方案以HC32M140为主控芯片,基于无传感器六步换相控制算法,实现BLDC电机大扭矩启动和高速运行,保护功能齐全,适用于电钻、角磨机、冲击钻、电动扳手、电锤等低压中小功率电动工具应用场景。
方案特点
48MHz主频、8KB RAM/128KB Flash内存资源、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER
基础功能:反电动势过零检测算法(支持ADC和比较器)、电流/电压采样

复杂工况:静止堵转启动、低速大扭矩运行、顺逆风启动、刹车功能

系统保护:过流保护、过压/欠压保护、长时间堵转保护

支持多种转速设定信号(PWM、ADC等)
3.高速吹风筒方案

方案简介:
高速吹风筒方案采用小华超低功耗HC32M120主控MCU,内置先进的无位置传感器FOC控制策略,实现连续平稳的风机调速系统,具备顺风、逆风、静止状态下无抖动即时启动功能,30cm距离测量运行噪音75db以下,为行业中上水平;启动稳定性好,一次启动成功率可达99.7%以上;运行效率高,220V机种,10.5万RPM最高风速档位运行,PCBA级实测输入功率92W,优于市场主流方案。
方案特点:

快速启动:启动稳定可靠,可在500ms内加速至额定转速

快速停机:采用主动刹车,无过压、过流风险,支持掉电刹车

高速控制:最高电转速可达2000+Hz

工作电压范围大:适用220VAC、110VAC、24VDC供电

丰富的保护功能:过欠压、过流、过功率、堵转、缺相等系统保护

芯片资料:

方案采用小华HC32M120主控MCU,M0+ 内核,32bit, 48MHz可确保FOC算法运行,芯片内部集成了电机控制功能:最大12通道的12bit 1MSPS ADC,8个多功能16bit Timer(TimerB)支持输入捕捉、输出比较、PWM输出,1个16bit Timer(Timer0)支持异步计数以及电机算法加速引擎等功能,具备转速精度控制高,电机震动噪声小等优势。

应用场景:

吹风机、扫地机、吸尘器、冰箱、空调、洗衣机等大小家电领域。

4.电动自行车

方案简介:电动自行车电驱控制板方案以HC32M120为主控芯片,同MOS、Gate_Drivers、LDO及其他外围电路构成。主要功能:EBS、能量回馈、HDC、霍尔修复、相序自识别、一线通、三速、GB_25KM、1:1电动助力等。

方案特点:

48MHz主频、2个独立OPA、高速ADC、电机专用TIMER、温度范围:-40℃~105℃

丰富的基础函数库、SVPWM系统、电机专用控制库模块

FOC控制系统优势(正弦电流、转矩平稳、低噪音)

平地/坡道/溜坡/滑行/带载启动优势(启动转矩大、重载启动高可靠)

客制化控制流程优势(丰富的模块化电机库)

完善的系统保护功能(过流、过压、欠压、堵转、飞车、短路等保护)
5.洗衣机变频控制方案
方案以HC32F460为主控芯片,单芯片实现洗涤电机与烘干风机的双电机变频控制;采用无感FOC控制算法,运行噪音低,电流谐波小;支持多种采样方式,内置放大器和比较器,节省BOM成本;完善的系统保护功能:过压、欠压、过流、堵转、缺相等;支持异常情况下的紧急停机功能。
方案特点:

1.200MHz 32bit ARM Cortex-M4内核MCU HC32F460

2.支持FPU,大幅度提升算力

3.高效Cache,保证CPU零等待执行性能

4.多功能PWM Timer,支持多个电机控制

5.12位2Msps高精度ADC单元,灵活支持多种采样方式

6.内置PGA、CMP

7.EMB可独立控制每个通道

8.系列丰富,封装从48Pin到100Pin,适应不同设计需求
应用领域:冰箱、空调、洗衣机、变频控制板

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