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[STM32F1] 全隔离高压伺服电机开源板(基于103C8)​:双ICS霍尔隔离...

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
全隔离高压伺服电机开源板(基于103C8)双ICS霍尔隔离采样+PWM隔离FOC电机控制板调试文档说明
技术交流QQ群:171897584
公众号:游名科技
工作电压范围:140V到310VDC或AC110V到AC220V;
电流:最大2A;
不支持自动电机参数测试;
双ICS FOC无感/有感霍尔/有感编码器等驱动;
PWM隔离、电流采样隔离、DCDC电源隔离可直接接AC220V调试;
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游名科技产品目录(2020-8-20).pdf

1.4 MB, 下载次数: 22

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:12 | 显示全部楼层
一、硬件说明
1.1图纸说明
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:14 | 显示全部楼层
IPM模块:选的是国产600V/15A IPM模块,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;
电源隔离:采用自制的DCDC隔离模块U11,给MCU,电流传感器,霍尔或编码器等供电;
PWM隔离:采用川土微的6通道数字隔离器U10,默认低电平L输出(高电平输出则IPM模块输出全导通、造成负载短路烧坏器件);
电流采样:采用霍尔电流传感器U7、U8实现电流采样全隔离,选的+-10A量产,单位电流对应关系为:0.132V/A。

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:15 | 显示全部楼层
1.2硬件布线
电流采样由于采用霍尔电流传感器,电压输出RC滤波接到MCU即可;
           PWM输出线和电流采样线尽量不要交叉;
        电源功率地,最好是单点接地。
1.3安全说明
   仿真器或调试器:可以用我们的隔离仿真器或加USB隔离器,当然用非隔离仿真器也可以(MCU部分和强电部分都是隔离的);
   板子及带电端口:不要用手触摸,以免被电到。

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:16 | 显示全部楼层
1.4接线说明
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:17 | 显示全部楼层
板子:
电源输入:
AC L:接交流电AC火线或高压开关电源正+
AC N:接交流电AC零线或高压开关电源负-

电机线:
U:接电机U或A
V:接电机V或B
W:接电机W或C

霍尔或编码器接线
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)
仿真调试接口及串口接线说明:
CLK:接隔离DAP仿真器CLK或ST LINK仿真器CLK(SWD信号时钟脚)
DIO:接隔离DAP仿真器DIO或ST LINK仿真器DIO(SWD信号数据脚)
GND:接隔离DAP仿真器GND或ST LINK仿真器GND
VDD:接隔离DAP仿真器VDD或ST LINK仿真器VDD(ST LINK仿真器可不接VDD)
RST:可不接,接ST LINK仿真器RST
TX(TX接RX需交叉):接隔离DAP仿真器RX或ST LINK仿真器RX
RX(RX接TX需交叉):接隔离DAP仿真器TX或ST LINK仿真器TX

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:19 | 显示全部楼层
关闭温度检测接口和母线电压检测(如硬件有用到则加上):
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:20 | 显示全部楼层
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;
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:22 | 显示全部楼层
比如设置HALL接口
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:23 | 显示全部楼层
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115200
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:
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:25 | 显示全部楼层
AD采样时钟及UV相电流采样端口设置:
根据硬件图纸:
U对应PA5:
V对应PA4:
并降低采样时钟,设置参考如下:
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:26 | 显示全部楼层
无感启动界面设置为5段式启动(速度、电流最好慢慢爬升上去,最高速度1336要适当高于切入闭环的速度1226),参考如下:
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:28 | 显示全部楼层
打开工程后提示TIMx错误,更改TIM1,编译程序直至OK
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:28 | 显示全部楼层
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-F302RE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。

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:29 | 显示全部楼层
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,

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:29 | 显示全部楼层
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。

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:31 | 显示全部楼层
无感启动G2增益修改界面:
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:32 | 显示全部楼层
1、550W伺服电机:无感/有感编码器参考程序;
2、180W直流无刷电机:无感/有感霍尔参考程序;
3、参考板子教程及PDF原理图;
4、游名科技ST FOC参考培训资料;

补充说明:
1、AD格式原理图/PCB图不提供,如有需要需付一定的费用,希望理解谢谢;
2、此板子采用隔离霍尔电流传感器采样电流,PWM隔离采用数字隔离器隔离;
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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-28 14:34 | 显示全部楼层
技术群:171897584
淘宝店铺:游名科技
公众号:游名科技

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mmuuss586|  楼主 | 2020-8-30 12:26 | 显示全部楼层

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