游名科技：基于STSPIN32G4直流无刷电机FOC驱动原创资料...

3万 · 2022-2-23 13:58

本帖最后由 mmuuss586 于 2022-3-5 15:18 编辑

基于STSPIN32G4（内置DCDC、LDO、MOS驱动、STM32G431V等）直流无刷电机FOC驱动原创资料

新增：位置环参考测试视频

资料下载见附件

PCB图各个层参考

ST原厂位置环算法文档参考：

3万 · 2022-2-23 14:00

原理图参考如下：

3万 · 2022-2-23 14:05

实物参考：

3万 · 2022-2-23 14:33

板子介绍：

工作电压：10到48V；

电流：0到30A(理论值60A)；

支持电机：BLDC电机，PMSM电机，有刷电机等；

主芯片：STSPIN32G4（内置STM32G431VB运放、PGA、比较器、DCDC、LDO、MOS预驱等）；

板载接口：

按键接口：用户按键、复位按键；

指示灯：按键指示灯、电源指示灯；

仿真调试接口；

TTL电平串口接口；

CAN接口；

DA接口；

霍尔接口及增量编码器接口；

SPI接口绝对值编码器接口；

剩余IO接口基本引出；

3万 · 2022-2-23 14:36

芯片特性
STSPIN32G4高性能三相电机控制器，带嵌入式STM32G431 MCU
32位ARM Cortex-M4 MCU+FPU
时钟频率高达170MHz
CORDIC数学硬件加速器，用于三角函数
128kB闪存，具有专有代码读出保护 (PCROP)、安全存储区、1kB OTP
32KB SRAM存储器，带HW奇偶校验
两个高级定时器，用于电机控制，16位，每个定时器具有多达六个PWM通道
八个通用定时器
两个ADC，12位分辨率（多达19个通道），转换速率为4Msps
四个12位DAC通道
四个超快轨到轨比较器
三个轨到轨运算放大器，也可在PGA模式下使用
内部高精度电压基准
高达40个GPIO
全套接口（I2C、SPI、UART和CAN）
VCC降压转换器，电流高达200mA，具有可编程输出和嵌入式MOSFET
3.3V LDO线性稳压器，电流高达150mA
低静态线性稳压器，用于待机模式下MCU电源
具有一整套保护功能的稳压器；热关断、短路和过载保护
75V额定栅极驱动器，具有1A灌/拉电流和嵌入式自举二极管
每个功率MOSFET的漏源电压检测
输入总线电压范围为10V至75V，具有专用监控功能

3万 · 2022-2-23 14:52

官方关于这个芯片中文宣传：

3万 · 2022-2-23 15:01

1.2硬件布线

EVSTSPIN32G4板：最好用4层板；

PWM输出线和电流采样线尽量不要交叉；

电源功率地、数字地、模拟地等都分开，最好是单点接地。

补充：STSPIN32G4的内置DCDC电源续流二极管地到电源的输入地，地回路尽可能短。

3万 · 2022-2-23 15:01

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，当然低压用非隔离仿真器也可以。
板子及带电端口：不要用手触摸，以免被电到。

3万 · 2022-2-23 15:02

1.4接线说明
板子：
电源输入：
VM+:接直流可调电源或开关电源+（10V到48V）
GND:接直流可调电源或开关电源负-

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
H1:接电机霍尔传感器U或编码器A（对应200W伺服电机编码器：6脚）
H2:接电机霍尔传感器V或编码器B（对应200W伺服电机编码器：7脚）
H3:接电机霍尔传感器W（对应200W伺服电机编码器：8脚）
GND或0V：接电机传感器接口GND（对应200W伺服电机编码器：1脚）
VDD：接电机传感器接口3.3V（对应200W伺服电机编码器：2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3.3V
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

3万 · 2022-2-23 15:03

二、软件说明
需要安装：
MotorControl Workbench 软件：需要5.Y版本才支持EVSTSPIN32G4板子；
CUBE软件；
CUBE配套的STM32G4器件库；
CUBE配套的JAVA驱动；
KEIL MDK或IAR编译软件；
KEIL MDK或IAR配套的的STM32G4器件库；

先打开MotorControl Workbench 软件；
新建工程点New Project

3万 · 2022-2-23 15:08

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IHM08+NUCLEO-G431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。

3万 · 2022-2-23 15:08

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。

3万 · 2022-2-23 15:09

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：

3万 · 2022-2-23 15:10

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：