单电阻三电阻FOC电机控制开源板调试及硬件电路

电子说

1.2w人已加入

描述

STEVAL-05FM1(基于030C8T6)单电阻三电阻FOC电机控制开源板调试文档详细说明

(主芯片:STM32F030C8T6)

一、硬件说明

1.1图纸说明

FOC

5V稳压电路:就给霍尔传感器或编码器供电用,如果是无感启动不用;

尽量选择高频率DCDC的转换芯片,频率越低更容易引入一些噪声;

IPM模块:选的是国产600V/15A,国产IPM模块最好留至少5倍余量,也就是尽量不要超过3A,如果是进口IPM模块至少3倍余量;

1.2硬件布线

电流采样一定要采用差分走线;特别是地线(电流采样电路适当的加滤波电容);

PWM输出线和电流采样线尽量不要交叉;

1.3安全说明

*电源输入供电:采用隔离变压器或隔离的交流电源或隔离的高压开关电源供电;

*电脑供电:尽量用笔记本电脑,且电脑的电源不用接(用电池供电,避免电源的地都通在一起,烧坏笔记本或端口);

*仿真器或调试器:通过USB隔离或采用隔离的仿真器;

*示波器调试说明:尽量用电池供电示波器或示波器的电源线接地线不要接(三芯插头中间的接地线);

*板子及带电端口:不要用手触摸,以免被电到。

1.4接线说明

板子

V+:接电源正+

V-:接电源正-

U:接电机U或A

V:接电机V或B

W:接电机W或C

HA:接电机霍尔传感器U或编码器A(对应550W伺服电机编码器:4脚)

HB:接电机霍尔传感器V或编码器B(对应550W伺服电机编码器:3脚)

HC:接电机霍尔传感器W(对应550W伺服电机编码器:2脚)

GND或0V:接电机传感器接口GND(对应550W伺服电机编码器:5脚)

+5:接电机传感器接口5V(对应550W伺服电机编码器:14脚)

ST LINK的SWD及串口接线说明:

按上图所示一对一接线即可(ST LINK背面朝向),RST和3.3V电源可不接。

二、软件说明

新建工程板子选择

底板选择:

FOC

驱动板选择:

FOC

选择对应的电机参数

FOC

保存工程到需要的文件夹:

FOC

关闭温度检测接口(如硬件有用到则加上):

FOC

电机设置(双击打开电机图标)

FOC

如果是HALL接口打钩霍尔接口并输入霍尔角度;

如果是编码器接口打钩编码器接口并线数;

如果是无感可跳过;

FOC

速度反馈接口设置(默认无感,无感可跳过)

FOC

比如设置HALL接口

FOC

数字IO口设置点开下面图片:

根据硬件图纸设计端口进行设置:

PWM输出端口设置:

刹车输入端口设置:

HALL或编码器接口设置(无感启动则无法设置):

串口波端口及波特率设置:波特率改为9600

串口端口引脚设置:

按键启动/停止端口设置: 

设置参考如下图所示:

FOC

比较器过流设置

FOC

AD采样电流放大倍数设置(如果是单电阻则改为单电阻,并修改电流采样电阻值,单电阻还要除3,并把板子上CN1和CN2用短路帽短接)

FOC

AD采样电流放大倍数设置界面值修改

FOC

AD采样电流放大倍数设置好保存

DAC功能设置打开图标:

全部选择关闭(F0无DA)

FOC

模拟输入及保护设置:

母线电压采样根据图纸进行设置(PA1):

FOC

AD采样时钟及UVW相电流采样端口设置:

根据硬件图纸:

U对应PA4:

V对应PA5:

W对应PA6:

三电阻则根据UVW顺序设置为PA4、PA5、PA6

单电阻则设置为PA5;

FOC

驱动界面设置(F0内核计算能力有限):

降低PMW频率:设置为16K以下

死区时间:默认为800nS,用的国产芯片可改为1200nS

目标速度:设置为1183,可设置为额定速度的15%到85%左右,太低会无法启动;太高启动电流太大;

PWM计算周期:改为2,F0计算太慢

截止频率:改为3000左右,由于单电阻和F0计算慢取2000或1000;

FOC

无感启动界面设置

FOC

有感编码器启动设置(电流可以根据实际需要设置大些)

FOC

如无其它修改则生成工程(选择相应的工程文件)

生成按钮:

FOC

等待生成工程完成

FOC

在对应的存放目录下,打开生成的MDK工程文件

FOC

点击魔术棒,并打开Device界面,更改芯片为 STM32F030C8T6:

FOC

设置仿真下载接口为st link

FOC

选择仿真接口为SWD速率为4M

FOC

添加芯片FALSH的加载算法

FOC

点击KEIL MDK的编译按钮编译程序

点击load下载程序(先连接好线和电源,再通电)。

正常下载程序后,通过按板子的USER1按钮,即可启动电机;

点击WORKBENCH的GUI按钮进行在线串口调试

或通过WOROBENCH的在线调试界面调试,选择相应的串口,波特率设置为9600

FOC

如无问题点击start按钮或板子的蓝色按钮即可正常转:

FOC

正常转如下图所示

FOC

三、调试补充说明

最好先确定下电机参数(电机找电机厂或自己测试或用我们IPM05F+NUCLEO-F303RE板子进行测试)。

首先,需要再次确认ST MC Workbench中所有设置的参数是否和实际的硬件

参数一致:如电机的相关参数,驱动部分的参数,单片机IO设置等。

• 如果有其中任意一个参数设置错误,可能导致电机永远也无法正确启动。

• 如果有需要,可以让电机运行在开环模式,来测量Tnoise和Trise相关参数。

如果启动后立即出现硬件过流保护,可能由以下原因导致:

• 选择了错误的电流采样方式

• 选择了错误的电流采样参数:如取样电阻值,放大倍数, ICS增益, Tnoise, Trise等.

• 电流环的调节带宽过高:3电阻采样建议为2000rad/s, 单电阻采样建议为1000rad/s

• 由于布线受到干扰而导致误触发硬件过流保护,需要检查硬件设计。

如果出现电机只动一下,但是没有加速动作:

• 这种问题一般是因为开环电流不够大导致无法拖起转子加速,有时出现开环启动完成,

但报启动失败故障,这时:

• 需要减低加速率,或提高开环启动电流

如果以上方法可以解决,但是不能保证100%有效,请尝试增加定位功能。

如果转子可以转动并且有加速动作,但是还是会停止并且报“速度反馈失败”错误,可能由以下原因导致:

• 启动成功的限制条件过于宽松导致过早切入闭环。

• 如下的方法可以解决这样的问题:

• 提高“连续成功启动输出测试”值,正常情况下请不要大于5。

• 提高最小启动输出速度。

如果采用 以上方法导致开环的最终速度过高,或没有解决问题,可以尝试以下方法:

• 减少观测器的增益G2,它可以降低扰动对速度反馈的影响。

• 通常G2应该按照/2,/4,/6,/8方式来减少。

• 放宽观测器的收敛条件,这样使观测器更容易收敛:

• 使用新的电机库,可以设置速度变化波动为80%(PLL) ,或400%(Cordic)。

• 这种情况下需要增加反向电动势幅度与估算速度一致性的检查。

• 更改速度/扭矩的爬升率:根据实际负载和转子的惯性等情况,让加速度更加柔和,防止突然加速导致对反向电动势估算的扰动。

无感启动G2增益修改界面:

FOC

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分