鱼缸变频水泵正弦波驱动原理

鱼缸水泵通采用正弦波技术大降低了水泵电机的噪音。正弦波是结构较为单一的一种型号，在电子电路设计中很多波形都是由正弦波组成的。有时波形就代表着产品性能的好坏，在一些情况下需要对波形进行滤波来得到想要的正弦波类型。本文就将为大家讲解为什么在经过滤波之后就可以得到正弦波。

通俗来说，SPWM原理中正弦PWM的信号波为正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波的波形产生方法有很多种，但较典型的主要有：对称规则采样法、不对称规则采样法、平均对称规则采样法三种。 从含义上来说，SPWM称为正弦脉冲宽带调制。

某一脉冲的占空比与同一时段的正弦波的幅值成正比，脉冲输出的平均电压等于正弦波的在时间段的平均幅值。（低通）滤波器（或积分器）就是一种可以起到平均作用的电路。因此当SPWM在经过平均作用后便能进行输出正弦波了。

鱼缸变频水泵直流电机基础T=K*Fa*Fsinθ式中K为常数，Ff为定子合成磁动势，Fa为转子憾动势，θ为定子磁动势和转子磁动势的夹角，显然θ=90°时转矩最大。方波控制以六步运行，θ在60°、120°之间变化，因此不是恒定转知，正弦波控制的目的就是控制定子磁链方向，尽量保持定子磁链方向和鱼缸变频水泵转子磁链方向垂直。

这也就是DSP矢量控制追求的目标——一定孑磁链定向控制。这样转矩最大且恒定，没有转矩脉动要想获得上述效果，需要知道转子精确位置，采用光电编码盐定位准但成本高，家电应用中负载确定，鱼缸变频水泵转速不会突变，因此木方案采用目前鱼缸变频水泵标配的霍尔传感器来检测转子位置。

60°电角度內认为鱼缸变频水泵转子速度恒定，鱼缸变频水泵转子位置采用软件模拟定位。鱼缸变频水泵转子旋转360°电角度，霍尔传感器有六和输出，在程序屮作出个360°正弦波的表，每隔60°分段，通过读取3路霍尔的当前值，软件取不同的段，蚁出的数据送入PWM发生器的占空比寄存器，就可以复现一个完整的360°正弦波，取表间隔时间以上一霍尔周期实际测试时间为参考动态调整。
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超前换相角处理上述方案实现的是理想状态下的电压驱动波形，只是俣证电压矢量是和转子磁势方向基本垂直，实际上由于电札是感性负载，鱼缸变频水泵电机定了电流矢量滞后于定了电压矢量，因此定了势也滞后于定子电压矢量，也就是说，如果按照上述SPWM波形驱动电机，定子磁势和转子磁势夹角将小于90°,电机转矩不是最人定子电流存在直轴分量，产生去磁效应，导致控制器的功率因素不富，因此需要加入超前换相处理。以便定」磁势和转∫磁势夹角尽量接近90°。

软件实现很简单，只要在做正弦表时，将初始角度超前就可以无须更改软件结构。如何调速正弦波频率是根据Ha信号的变化随时调整，属于自控式被动变频，如果要调芇电杋速度，不能直接修改调制正弦波频率，而是修改调制波幅度，因此软件中取出的正弦表值会和外部的速度给定系数相乘后冉写入PWM发生器的占空比寄存器中，调制唱度修改后，鱼缸变频水泵上等效电压变化，因此转子转速变化，而王弦调制波的频率则依据转子霍尔信号被动调整。