【电机参数】电压、电流、转速标幺化推算过程

【电机参数】电压、电流、转速标幺化推算过程


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  • [@TOC(文章目录)](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [前言](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [一、标幺化目的------优化计算](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [二、Q15与标幺化的关系](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [三、标幺值计算](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [1.电压标幺值](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [2.电流标幺值](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [3.转速标幺值](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [四、参考资料](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)
  • [总结](#文章目录 @TOC 前言 一、标幺化目的——优化计算 二、Q15与标幺化的关系 三、标幺值计算 1.电压标幺值 2.电流标幺值 3.转速标幺值 四、参考资料 总结)

前言

一、标幺化目的------优化计算

不同物理量的量纲和数值范围差异巨大(如电压几百伏,电流几十安,转速几千转/分)。
标幺化后,所有量都在 0 附近(通常在 -1.0 到 +1.0 或 0 到 1.0 之间),数值大小相似。

二、Q15与标幺化的关系

在电机控制的嵌入式系统实现(尤其是使用低成本微控制器或 DSP)中,Q15 是一种极其常用的定点数(Fixed-Point) 表示格式。
标幺值系统的核心就是将物理量映射到 -1.0 到 +1.0 附近的范围。
Q15 的数值范围恰好是 -1.0, +1.0 - 2⁻¹⁵,与标幺值的常用范围高度一致。 这使得标幺值可以直接、无损(在量化精度内)地用 Q15 格式表示和存储。

例如Q15表示小数部分有15位,一个short型数据,占2个字节,最高位是符号位,后面15位是小数位,就假设小数点在第15位左边,表示的范围是:-1<X<0.9999695 。
浮点数据转化为Q15,将数据乘以2的15次方;Q15数据转化为浮点数据,将数据除以2的15次方。

c 复制代码
#define Q15(x) ((Q15_t)((x) < 0.999969482421875 ? ((x) >= -1 ? (x)*0x8000 : 0x8000) : 0x7FFF))

将浮点数 -1, 1) 线性映射到整数 \[-32768, 32767
饱和保护:超限值钳位到 0x8000 或 0x7FFF。

三、标幺值计算

1.电压标幺值

假设MCU引脚的ADC参考电压为5V,由下图分压原理可得,VBUS最大55V,将55V作为基准值

当直流稳压电源输入21V时,MCU引脚ADC值如下

将ADC值还原为真实值

2.电流标幺值

假设放大倍数为5,采样电阻阻值为0.01欧姆,偏置电压为3.3V

用直流稳压电源输入5A,则理论Vout=Vref+I* Gain *Rshunt=1.9V

通过示波器采集实际值为1.9V,符合理论期望

MCU的ADC值为19088,经过换算可得MCU采集值为1.92V,符合期望

3.转速标幺值

转速基准值一般取额定转速的2-3倍,本次案例取3.3333倍 3000 约为10000

目标转速计算,10000/32676
10000=3051

反馈转速通过示波器计算,6536/pole=3035.5

四、参考资料

电机控制为什么可以采用标幺值?
FOC学习笔记(4)FOC中的标幺化(Per Unit System)详解
【电路笔记 TMS320C6***DSP】Qm.n格式定点数 & Q15格式

总结

本文仅仅简单介绍了【电机参数】电压、电流、转速标幺化推算过程,评论区欢迎讨论。

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