圖3：反電勢觀測儀框圖

反電勢觀測儀輸出兩部分：()和()。這兩個信號生成關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的信息。轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子軸角度的轉(zhuǎn)子電氣位置，可以由來自擴(kuò)展反電勢估算的兩個輸入的反正切函數(shù)決定。這種方法產(chǎn)生轉(zhuǎn)子角度未過濾值，沒有速度信息。

估算轉(zhuǎn)子位置和速度的另外一個廣泛使用的方法是眾所周知的角度追蹤觀測儀。通過采用角度追蹤觀測儀，位置估算的噪音可以被過濾掉。角度追蹤觀測儀算法的另外一個優(yōu)勢是：作為算法一部分，它還會估算出轉(zhuǎn)子速度。圖4描述了角度追蹤觀測儀的結(jié)構(gòu)。

圖4：角度追蹤觀測儀框圖

控制算法實現(xiàn)

以反電勢觀測儀和角度追蹤觀測儀為基礎(chǔ)且?guī)в修D(zhuǎn)子位置和速度估算算法的矢量控制方法，目前已經(jīng)通過飛思卡爾的MC56F8006得以實現(xiàn)。

有三條控制環(huán)路控制速度、轉(zhuǎn)矩、磁鏈。控制算法在優(yōu)先的中斷服務(wù)程序中執(zhí)行。內(nèi)部控制環(huán)路最為關(guān)鍵(q軸電流和d軸電流)，每125μs執(zhí)行一次。外部控制環(huán)路(速度)每1ms執(zhí)行一次。內(nèi)部控制環(huán)路不可中斷，這點可以通過為其分配適當(dāng)?shù)母咧袛鄡?yōu)先級得以保證。這種方法簡化了應(yīng)用框架設(shè)計，允許中斷程序優(yōu)先級由處理器自動管理。矢量控制算法處理以下模擬信號：

– 三個電機(jī)相電流(ia、ib、ic)。這些信號通過安裝在三個逆變電路底部的三個并聯(lián)電阻進(jìn)行測量。

– DC總線電壓。

在任何給定實例中，只測量三個相電流中的其中兩個，計算第三個。當(dāng)接通相應(yīng)的底部晶體管，可以在并聯(lián)電阻器上看見電流。可以在其中測量電流的窗口依賴生成的PWM控制信號占空比，因此需要在適當(dāng)且精確的瞬間開始ADC轉(zhuǎn)換流程。借助MC56F8006 DSC中特別設(shè)計的硬件，可以圓滿完成這一艱巨任務(wù)。PWM模塊生成的可配置同步脈沖，可以輸入到可編程時延塊(PDB)中。之后，同步脈沖由PDB模塊進(jìn)行處理，輸出直接觸發(fā)ADC模塊，實現(xiàn)對ADC測量的精確同步控制。這種同步機(jī)制由硬件進(jìn)行處理，沒有任何軟件干預(yù)。軟件只需要讀取ADC結(jié)果寄存器。這里描述的應(yīng)用使用這一功能，每125μs轉(zhuǎn)換6個模擬信號。ADC模塊包含兩個獨立的12位ADC轉(zhuǎn)換器，在經(jīng)過配置后可以依次、同時或并行運行。要進(jìn)行相位電流取樣，使用同時運行模式同時在兩個相位上進(jìn)行ADC測量。這樣就實現(xiàn)了精確的瞬時測量，三個相位電流都可以從該測量中提取。

由于反電勢觀測儀不從零速度開始運行，轉(zhuǎn)子通過驅(qū)動電機(jī)達(dá)到已知狀態(tài)(相位)進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣我們就了解了初始轉(zhuǎn)子位置。然后使用開環(huán)啟動算法，將電機(jī)加速到反電勢觀測儀能夠提供精確反饋結(jié)果的速度。從開環(huán)啟動到閉環(huán)控制的切換平穩(wěn)進(jìn)行。

洗碗機(jī)水泵解決方案的運行圖如圖5所示，基于飛思卡爾MC56F8006的逆變器如圖6所示。

圖5：運行洗碗機(jī)泵演示

圖6：采用飛思卡爾MC56F8006器件的三相逆變器