在设计变频器的红外遥控处理时,作者发现使用 std::map 会占用大量内存。为了解决这个问题,作者采用 frozen 库,将 map 定义为 constexpr,在编译期构造,从而减少了运行时内存占用,虽然代码体积略微增加,但有效降低了 RAM 使用。
Buck降压电路由两个互补的MOS/IGBT管组成,通过PWM信号控制导通时间以调节输出电压。两个Buck电路构成逆变器,输出交流电。调节PWM占空比可实现正弦波输出,三路Buck电路形成三相逆变桥,输出三相交流电。
在变频器中,FOC通过定时器输出PWM,采用同步调制可降低CPU负担。预先分配PWM占空比并通过DMA传输,CPU只需调整频率,减少频繁中断的影响。切换调制比时需重新生成PWM占空比序列。
变频器(VFD)在电力系统中可能产生谐波,影响电能质量,导致设备过热和效率降低。为减轻谐波影响,可采用滤波器、优化设计和选择合适的VFD,从而提高系统性能和可靠性。
变频器需要四组电压供电:300V、12V、5V和隔离5V。300V由整流桥和LC滤波器获得,12V用于栅极驱动,5V供给隔离器。使用DCDC降压芯片可以降低成本,FlyBuck拓扑成功实现隔离5V供电,显著降低供电成本并增强电气安全性。
本文讨论了32位单片机中的高级定时器及其在PWM波形生成中的应用,强调了死区时间对电路安全的重要性。通过调整PWM驱动,避免了电路故障,展示了单片机灵活设计的优势。
文章比较了三相桥电路中的3pwm与6pwm模式。6pwm模式需要6个IO口,而3pwm模式节省了3个,但无法实现全关状态,需要额外增加一个引脚。3pwm模式在死区时间控制上存在问题,可能导致短路,因此建议在单片机中控制死区时间。作者分享了在高压变频器设计中遇到的死区时间不足的问题,强调了在软件中配置死区时间的重要性,最终成功驱动220V电机。
本文讨论了作者在开发变频器过程中对ESP32系列和EG6832多款MCU的研究与应用。作者发现直流电机及其控制器在成本上更具优势,并通过分析EG6832的HAL库和链接器脚本,成功为该MCU编写了PlatformIO支持包,解决了开发中的技术挑战。
ESP32C3缺乏MCPWM设备,但通过LEDC PWM实现电机驱动。作者研究ESP32C3,成功创建了PWM驱动程序,尽管频率有限,电机仍能正常运转。
本文讨论了载波比的计算及其在同步调制中的重要性。载波比需为奇数且能被3整除,以确保正弦波的对称性。经过修正,适合的载波比为18,计算占空比的过程变得简单。相位同步确保载波与基波在切换时保持一致,改进后的代码显著缩短了计算时间。
文章讨论了绕制异步电机和变频器的经验教训。实验表明,电机的励磁电流对启动至关重要,必须大于做功电流。变频器的输出电压与电流关系复杂,选择合适的MOS管非常重要。总结了励磁电流、损耗电流和机械功电流的关系,以及优化电机设计以提高效率的方法。
文章讨论了如何在单片机上实现用户界面的多任务处理。由于单片机没有操作系统,作者利用C++20的协程和协作式多任务管理多个独立的控制流。通过实现一个简单的Executor,作者有效地调度协程,尽管目前使用的是asio的stackless coro。未来,随着编译器更新,可以直接使用asio的co_spawn。
PWM调制通过高频方波近似正弦波,谐波可通过低通滤波器过滤。PWM频率越高,调制比越大,电流越接近正弦波,从而降低电机损耗,但高频也会增加开关损耗。氮化镓材料可提高开关速度。变频器通常使用1kHz至8kHz的频率,以平衡开关损耗与谐波损失。同步调制与异步调制的主要区别在于PWM频率与正弦波频率的关系,前者谐波含量更低。
感应电机的开环控制无法调速,降低电压会导致转差增大和发热。恒压频比控制虽然简单,但无法优化电机性能。转差率闭环控制通过转速传感器实现更高效率。为降低成本,提出最大功率因素点跟踪方法,利用功率因素优化频率和电压组合,提升电机性能。
文章讨论了半径为1的轮子在滚动时辐条的运动,去掉轮毂后形成马鞍波,最大高度为$[0m ext{√3}$,使直流母线电压利用率达到100%。尽管波形变化,相电压依然保持正弦波,谐波被抵消。
逆变器的控制通常需要浮点运算,但定点数也能有效替代,减少运算时间。C++的运算符重载使得定点数学库的使用变得简单,提高了代码的可维护性和执行效率。使用定点数后,PWM周期计算时间从50微秒缩短至9微秒,显著提高了开关频率,降低了噪音。
本文介绍了如何设计可调电压和频率的三相电源,重点在于通过电压和角度计算三相电压,并利用PWM输出实现三相交流电。代码示例展示了如何根据电角度和油门大小计算PWM波形,并提到中点偏移法以提高电压利用率。
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