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APM32F035系列-电机开发系列-有感FOC调试开发流程

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1.1调试开发
1.1.1 硬件确认
首先需要先核对板子的硬件是否正常,首次上电后,先拿示波器核对硬件板子上各个电压端点是否稳定(12V、5V、3.3V)等,以及测量IV、IU、IBUS等端点是否为直流偏置电压(1.60V)。如下硬件原图所示。

图1-1
1.1.2 外设配置
核对电机的硬件外设管脚的配置情况,如M0CP协处理器、TMR1的PWM发波配置、TMR2的捕获配置、ADC采样端口配置、运放OPA的端口初始化、比较器COMP的配置以及核心点采用COMP与TMR1的级联使用刹车功能(即硬件过流保护功能,细节可查阅原理图)。如下所示:(注:未具体展开各个细节,需结合原理图及各个外设配置文件进行核对。)

1.1.3 电机参数配置
前面两步骤主要是核对硬件及外设配置,先确保硬件基础的稳定及准确,而后才开始电机部分的调试。
打开“parameter.h”参数配置文件,此文件是重中之重,基本大部分的修改都在此文件中进行,划重点啦!首先肯定需要先核对电机的参数嘛!
此篇章主要介绍的是有感FOC的开发,因此需要核对电机的极对数、额定转速、限制电流(结合电机的功率考虑)、定标转速(结合额定转速评估)等。如下图所示。
(注:此处补充下,有感FOC无需使用到观测器这块,因此无需用到电机的相电阻、相电感等参数,而若是无感FOC基本都是需要知道电机的相电阻、相电感、甚至是反电动势常数等)

1.1.4 电流内环的PI参数进行整定确认
重点来啦!
在Align状态中进行调试,调节DQ轴下的电流环PI参数(如下图所示,一般DQ轴采用一样的PI参数),类似其中的Q轴,通过给定Iq_cmd(可以直接给到值或者采用斜坡给定的方式设定一定加速度及数值),通过观察Vq的输出是否能快熟稳定、以及Iq_cmd及实际的Iq波形数据是否能跟随上,判断当前的PI参数是否合适。
(注:正常PI调节时,从小到大开始、先调节KP而后在加入KI进行调试,具体方法可查阅网上资料。)

1.1.5 HALL角度自检
当电流内环PI参数已经合适时,此时说明可以使用预定位功能,则开启HALL相序的自检功能。
还是在“parameter.h”参数配置文件中,打开“HALL_PHASE_TEST”宏参,进行HALL相序的自检功能,在此先介绍下HALL相序的作用,HALL的相位角度差是60°,即其可以输出六个角度点,类似按照正转CW的方式HALL值输出如2-6-4-5-1-3。(注:可以先自行测试HALL的相序顺序是否与程序中给的一致,可以通过手动让电机其转动一圈看看实际读到的hall值,确认hall正转与反转的顺序,并将对应的hall相序进行核对,类似读出是6-4-5-1-3-2,与上述设定顺序一致则无需修改,而若出现类似6-4-1-5-2-3这种与程序中的顺序不相符的,将该顺序填入user_function.c中的u8CW_Hall_Value与u8CCW_Hall_Value数组列表中,同时也需要对应填写下CW_hall_table与CCW_hall_table数组列表,举个例子:类似u8CW_Hall_Value[6]={ 1,3,2,6,4,5},那么对应CW_hall_table[8]={ 0,5,3,1,6,4,2,0};再举一个例子u8CW_Hall_Value[6]={2,3,1,6,4,5},那么对应CW_hall_table[8]={ 0,3,5,2,6,4,1,0})。

其次,重点又来了哈!实际HALL传感器的安装位置与电机对应的机器角度间是会有安装角度偏差的,即机器角度偏差角,此时HALL相序的自检功能就是为了计算出该偏差角,并把HALL值对应的实际角度一一匹配上。如下图所示,开启“HALL_PHASE_TEST”宏参后进入调试模式,观察“stc_align_hall”该结构体的相关成员变量,配置函数“Align_HallCal_Phase_Init”与“Align_HallCal_Phase”实现,核心参数修改主要在于定位时间以及定位Iq电流的设定,以及偏移角度的设定(若检测角度异常可适当调节该值,常用推荐0“0°”或者5461“30°”的偏移角度)。如“stc_align_hall”中的“u8Dir”表示方向,s16CW_arr_HallPhase_Cal与s16CCW_arr_HallPhase_Cal是最终生成计算获取HALL相序角度表,需将其填入user_function.c中的“s16CW_arr_HallPhase”与“s16CCW_arr_HallPhase”数组列表中。如下图所示







1.1.6 速度环参数整定
当已将HALL相序角度表获取并填入后,需在“parameter.h”参数配置文件中,先关闭下“HALL_PHASE_TEST”宏参,关闭HALL自检模式,到了这一步,就准备尝试让电机开始运转测试啦!
调节硬件板上的转速旋钮,正常情况下电机是可以运行起来的,若运行不起来,此时需要回头去核对前面的相应步骤按点确认异常;若可运行但是转速不稳定,则此时又到重点啦!开始记笔记!当转速不稳定时,此时需要进一步调节速度环的pi参数以及需要核对电机给定的加速度是否合理。PI的调节还是跟之前调电流环PI的模式类似,先调节Kp再加入Ki,数值从小到大进行调试验证,通过观测实际输出Iq_CMD的稳定趋势、给定的斜坡转速spd_ramp与实际转速spd_filt的跟随曲线进行判断参数的合理性。如下图所示。


1.1.7 电机定制开发
自此,电机已经成功被你运转起来啦,接下来的就是依据你实际的开发需求添加应用层逻辑等做定制化开发啦!!!

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