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一种基于有感 FOC 控制的闸机电机驱动系统 一、简介 电动闸机是一种常见的安全设施，被广泛应用于停车场、小区、工业园区等场所。电动闸机通常由马达、变速器、减速器、齿轮、滑轨、控制系统等组成。在控制系统方面，传统的开关控制已经不能满足技术要求，而 Field Oriented Control (FOC)则成为控制系统一种更为先进的方案。此文就介绍一种基于有感 FOC 控制的闸机电机驱动系统，该控制系统在电机启动、运行和停止过程中表现出较好的控制性能。 二、闸机电机系统结构 闸机电机系统是由电机、驱动器、红外感应器、机械限位等组成。 1、电机 闸机电机是系统的动力来源，其选择直接影响到驱动系统的质量。因此，选用高性能高速电机非常重要。本控制系统采用的是 3 相异步感应电机。 2、驱动器 驱动器是将控制信号转换为电机电源信号的设备。通常采用的是 PWM 变频器。在本控制系统中，控制板采用了 TI 32 位 DSP TMS320F2808，该处理器具有高速运算，可实现实时控制算法，满足高速闸机电机的要求。 3、红外感应器 红外感应器的作用是检测车辆是否接近，从而启动和停止闸机。在 传统控制系统中，这一功能通常由开关控制完成。但在 FOC 控制系统中，由于系统响应速度较快，因此需要高速响应的传感器来感应车辆。 4、机械限位 机械限位是一种保护装置，如果闸机在开启或关闭时不能到达所需 位置，将停止闸机动作，以防止故障和损坏。机械限位通常由开关触点、电磁开关、机械结构等组成。 三、FOC 控制系统 FOC 是一种由 Matsumiya 与 Ishida 在 20 世纪 70 年代初提出的逆变器控制技术。它通过将三相电流向量分解成两个独立的分量，即磁场分量和转动分量，从而在次要轴上控制电机电流。FOC 控制技术的目的是使电机的磁通与主轴同步，从而使得控制器可以将电机的运动状态与作用力相应地做出调整。 有感 FOC 控制技术是 FOC 的一种变形，在常规电机控制中，传感器需要测量电机中的位置附加到控制算法中。但在有感 FOC 中，这种传感器不需要，因为可以使用电机自身的先验信息来计算这些位置。 在本文介绍的控制系统中，采用了有感 FOC 控制技术。电机的电流和电压可以在一个旋转坐标系中描述。旋转坐标系的角度是电机旋转的角度。FOC 控制具有以下优点： 1、 即使在高速运行时，它的控制性能也非常稳定； 2、可以准确地控制电机的磁通和转速，从而使其具有高能效和较小的噪音； 3、可以在大多数不同类型的电机上实现。四、实验结果 本论文采用 DSP TMS320F2808，在 IAR 中编译，采用 C 语言实现。所测试的电机参数如下： 电机额定功率：3.0KW 额定电压：AC 380V±10% 额定电流：6.4A额定频率：50HZ 额定功率因数：0.88 该电机系统最初在没有 FOC 控制的情况下进行测试，以确定其基本参数。测试结果表明：启动电流为 6.2A，运行电流为 6.5A，电机效果正常。 随后，对该系统进行了 FOC 控制测试。测试结果表明：电机在启动、速变、高速、减速和停止时，均表现出优良的控制效果，没有出现抖动 和噪音现象。 五、结论 本文介绍了一种基于有感 FOC 控制的闸机电机驱动系统。该系统具有高效、稳定、高精度的控制性能，适用于较大和高速电机的驱动。采用 DSP TMS320F2808 作为控制器，经过实验测试，系统的效果良好，表明该控制系统是一种有效的控制方案。