单电阻FOC算法实现永磁同步电机的调整步骤和设置

2024-01-09 15:01:16

??本文档介绍了使用 单电阻FOC 算法实现永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)调整所需的步骤和设置。由于不同电机存在参数差异,因此需针对不同的电机和负载对该算法进行调整。该电机库已经在在落地扇和空净等风机应用上测试验证。

低压12VDC,24VDC开发板

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电动驱动开发板

调试方法及工具

调试工具

? 通用工具:电源(直流电源、交流隔离电源)。

? 测试工具:万用表、数字电桥、示波器、电流探头。

? 仿真工具:JLink PRO。

? 软件工具:J-Scope。

调试步骤

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硬件测试

? 1).?母线电压测量

? 2).?MCU供电电压测量

? 3).?驱动芯片供电电压12V测量

? 4).?PWM例程输出测试PWM输出信号是否正常

? 5).?测试运放、ADC采样口电压是否正常

芯片电源电压

? ? ?1). 芯片电电源电压:万用表测试电源5V对GND是否正常。

? ? ? 2). 并用示波器观测电源的纹波是否符合标准。

运放端电压

? ? ?1). 万用表测试运放端电压是否为ADC参考电压的1/2;

? ? ? 2).观察程序电流基准部分的值是否为2048(MCU的AD为12位,满量程是4096,代表AD参考电压的电压值)附近。

UVW三相输出

? ? ?1).为验证MCU输出和功率器件,需测试U、V、W三相输出是否正常。

? ? ? 2).不接电机,让程序输出固定占空比。

? ? ? 3).如若没有输出,可能原因:HVIC或MOS异常、芯片异常。

电压基准

? ? ?FOC的SVPWM模块中需采集母线电压进行计算,在高低压应用中,因电源电压与MCU的ADC最大采样电压不等,需根据实际情况将母线电压用分压方式来处理。

?电流基准

? ? ?根据硬件板上的采样电阻Rsample,运放放大倍数Amp,MCU的ADC参考电压Vs,可计算电流基准、最大采样电流、最小采样电流。一般设计电机运行最大电流在1/2的最大采样电流左右。

? ? ? 在调节过程中,电机的电流不能超过最大采样电流,也不能小于最小采样电流。若出现超出情况,需根据实际情况重新配置采样电阻和运放放大倍数。

电机参数测量

?电机极对数MT_Pole_Pairs

? ? ?电机的极对数可从电机规范表中获取。也可通过以恒定的转速驱动电机(例如使用另一台电机拖动)并测量反电动势的频率获得,也可以通过快速的将转子转动一周,观察示波器上出现线电压峰值出现的次数即为电机的极数。使用测量得到的频率值,经过公式 1-1 的计算即可得出极对数。

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相电阻和相电感

? ? ?电机的相电阻和相电感的测量方法如下:

? ? ?? 相电阻 —— 用万用表测量永磁同步电机两相绕组间的直流电阻值。将测得的电阻值代入下列公式:MT_Phase_R = 电阻测量值/2

? ? ?? 相电感 —— 使用 LCR 表测量永磁同步电机 10 kHz 时两相绕组间的电感。将所测得的电感值代入下面的公式:MT_Phase_L = 电感测量值/2

配置电机硬件板参数

? ? ? 驱动板硬件配置在Related_Parameter_Config.h中。硬件设计时,我们建议参考我们的DEMO板或参考设计配置电机驱动使用的PWM、AD等资源。如设计时有所改动,需按以下指引重新配置。

1)?PWM配置

? ? ? MCU的各个引脚功能是复用的,需要进行配置才能进行使用。上图中就是对驱动电路中的三路PWM进行配置,需要按电路设计图一一对应,并按照MCU的软件库定义进行相应配置。

? ? ? 开或关闭芯片的内部运放,根据电路设计进行配置。

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2)?AD配置

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电流采样参数

硬件参数:OPA_I_R1、 OPA_I_R2 以及 VDD ?都位于 Related_Parameter_Config.h

文件中,其中OPA_I_RS表示电流检测电阻,VDD表示AD转换的参考电压。该文件中的参数根据硬件设计不同而有所变化。

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? ? ???运 算 放 大 器 用 来 放 大 电 流 检 测 信 号。用 户 应 根 据 硬 件 设 定 放 大 器 增 益 值,为Related_Parameter_Config.h文件中的OPA_Gain值,增益=内部运放选定增益10K/R22=10。

3)??母线电压分压参数

#define Divid_Resist_R1 10 ??????????????????

#define Divid_Resist_R2 100

调速接口

PWM调速

电机性能参数配置

1)?开关频率配置

如下设定PWM频率为16KHZ,死区时间设定50个时钟周期,PWM

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电机基本参数设置

电机参数

MT_Phase_L

MT_Phase_RMT_Pole_Pairs

MT_Volt_Rated和MT_Power_Rated、

MT_Spd_Max

都位于Related_Parameter_Config.h文件中。

电机参数依赖于电机的规范,当测试不同的电机时,应当更新电机参数值。电机参数的设置如下所示。

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启动参数设置

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电机基本参数设置

? ? ? ? 最高转速Set_SpeedMax为规格要求达到的转速,实际设定的最高转速可以比要求高;

? ? ? 最低转速Set_SpeedMin:调速需要的最低转速,风扇的要求一般在100-200RPM之间。

1)?初始位置检测

预定位在Related_Parameter_Config.h文件:

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驱动器性能参数配置调试

1)??位置环调试

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2)?电流环调试

电流环PI参数调节

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性能参数测试优化

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申明

? ? ? ?本文档中的信息仅是为了让系统和软件?实施者能够使用 SYNWIT 产品而提供。本文?档并未授予任何明示或默示的许可权以根据?本文档中的信息来设计或制造任何集成电路。SYNWIT 保留更改本文档所述任何产品?的权利,恕不另行通知。SYNWIT 不保证其产?品适合任何特定用途,不承担任何因为应用或?使用任何产品或电路而引起的责任,明确否认?任何及所有责任,包括但不限于附带或间接损?害赔偿。SYNWIT 数据手册和/或技术规格中?可能会提供“典型值”参数,这些参数因应用?而异,实际性能可能会随时间而改变。所有工?作参数,包括“典型值”,都必须由客户的技?术专家针对各种具体应用进行验证。

文章来源:https://blog.csdn.net/SYNWIT/article/details/135478517
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