电机控制

现代传动系统要集成控制回路精度、扩展性、网络通信、外设控制、数据和设计安全、功能安全和可靠性等特性,这是十分重要的。此外,电机必须准确并且同步控制,同时不损害性能和确定性,在多轴控制系统中尤其如此。

电机消耗的电能占全球电耗的比例非常高。在很大程度上,电机的能耗取决于电机和传动效率。为了降耗、提高传动效率和改善性能,世界各地的监管机构均已实施能源效率标准。因此,电机传动的部署正日益使用高精度、高性能电机控制算法。现代传动系统要集成控制回路精度、扩展性、网络通信、外设控制、数据和设计安全、功能安全和可靠性等特性,这是十分重要的。此外,电机必须准确并且同步控制,同时不损害性能和确定性,在多轴控制系统中尤其如此。为了满足这些控制和集成要求,嵌入式设计人员设计的传动不仅要能够运行复杂的电机控制算法,而且要在连接性日益增加的环境下支持多个外设通信。

微控制器/数字信号处理器解决方案与 FPGA电机控制解决方案的比较

电机控制应用设计传统上采用微控制器(MCU)或数字信号处理器(DSP)来运行电机控制算法。但是,随着人们日益部署具有更高集成水平、扩展性、现有IP重复利用性的高性能工业控制系统,使得FPGA成为优先选择,尤其结合了ARM Cortex M3微控制器和FPGA逻辑资源的解决方案,为许多关键任务提供了理想的分工。它们日益被采纳的原因有几个。

首先,由于架构和访问指令存储器的原因,使得微控制器十分适合用于速度更慢的串行任务,但是,对时间要求更苛刻的并行处理功能的应用,FPGA则是更加理想的选择。例如,在多轴控制中,速度独立的多个电机通过实施确定性控制环路进行控制。通常,多轴电机控制系统还集成了外设控制、传感器接口、保护逻辑/安全和网络通信等功能。与这些功能有关的任务,各自拥有不同的执行时间和优先等级。

微控制器或DSP传动控制器采用屏蔽和中断服务程序来分配每种任务的执行优先等级。某些未屏蔽的任务可能在控制回路之前执行,导致控制回路的实际执行时间不确定。相反,FPGA的控制回路和片上系统(SoC)FPGA与其它过程并行执行,在多轴控制环路中,还可以采用时分多路复用(TDM)方案顺序运行。

配备ARM Cortex-M3微控制器的SoC FPGA甚至更高效地执行这种应用:这种FPGA用于按严格确定性定时方式执行的控制回路非常理想,而较低速度的接口则可以与ARM M3微控制器连接(图1)。

解决确定性多轴电机控制设计的挑战
图1:基于Flash的SmartFusion2 SoC FPGA实施的高度集成电机控制解决方案

解决确定性多轴电机控制设计的挑战
表1:微控制器/数字信号处理器解决方案vs FPGA电机控制解决方案

此外,FPGA解决方案改善了扩展性和性能。正如前述,在基于FPGA的控制中,优先等级更低的任务对控制回路的执行没有影响,因此,增加电机的数量并不会影响控制回路的执行时间。根据需求,可以扩大FPGA上运行的IP组合,从驱动两台无刷DC(BLDC)步机电机通道扩大到六轴解决方案,或将电机性能提高到70000 RPM以上。

此外,采用基于FPGA的多轴控制可以支持高达数百KHz的更高脉冲宽度调制(PWM)开关频率。除集成PWM产生等特性之外,基于FPGA的电机控制器还包括嵌入式处理、控制外设(如USB、PCIe、I2C和CAN)专用块、多用户定义I/O及拥有参考设计的即用型IP库。很重要一点是要记住电机控制算法并非唯一要求的功能。通常,完整的电机控制设计需要一个或多个通信接口和控制I/O。这些接口并非面向高性能,因此,非常适合使用M3等微控制器来实施。通信接口可以是CAN总线、SPI、UART或其它控制总线。SoC FPGA在客户外设和设计其它部分之间提供桥梁,当需要其它外设时,可以采用基于微控制器的SoC FPGA。模块化IP组件还简化了定制和扩展,支持多轴电机或高转动速率解决方案的不同组合,同时满足不断演变的地区技术标准。IP块越紧凑(即整个组合不到10000个逻辑元件),支持集成需求的净空间便越多。

可靠性和安全性是FPGA解决方案的其它两个重要方面。当设计用于卫星太阳能电池板、导向和控制系统、医学扫描仪、核电厂机械及执行器(Actuator)和发动机控制等应用的系统时,航空电子特别重要。许多半导体部件(包括MCU/DSP)易受单粒子翻转(SEU)的影响。可靠性和安全性的最佳选择是基于Flash而不是SRAM)的FPGA。所有配置信息芯片位于非易失性存储器内,它们在启动时绝对不会暴露位流。FPGA用于实施确定性定时非常重要的电机控制和网络功能时也比微控制器可靠。微控制器的定时差异是几毫秒,而FPGA的定时差异仅几纳秒或更低。

FPGA还满足确定性多轴电机控制解决方案的安全挑战要求。在现今的业界中,设计可能被克隆,或其数据可能被篡改或窃取的威胁日益增加。OEM面临的另一个威胁是其处理所有要求设计和IP的供应商或合同制造商或会过度制造。大多数MCU/DSP可能无法提供FPGA固有的高级安全特性水平,这些安全特性能够以分层方法提供硬件安全性、设计安全性和数据安全性(全面安全战略的三个关键要素)。有些基于闪存的FPGA还可以作为拥有关键储存能力的信任根设备,防止超连接工业IoT受到恶意攻击。FPGA采用物理反克隆功能(PUF)等特性应对安全需求,其中在公钥/私钥方案中,采用公钥基础设施(PKI),私钥用于实施M2M验证。其它特性包括加密加速器、随机数发生器、用于保护CUP/DSP内核的硬件防火墙,及差分功率分析(DPA)措施,它们相互配合,使整个系统根据需要对安全进行分层,从而保护硬件和数据。

与基于微控制器或DSP的实施相比,基于FPGA的电机控制实施的关键优点是确定性、扩展性和性能、可靠性,以及耐用性及安全性。

● 确定性— 在MCU或DSP实施中,任务顺序运行,执行时间和中断优先等级不同。ISR的执行时间不一定受到限制,因此可能导致不确定。与此相反,FPGA并行运行任务,每个任务的执行时间是确定的,并且总是产生确定性的输出。

● 扩展性和性能 - 对更高开关频率的多轴电机控制来说,MCU/DSP的性能并非最优化。高速电机要求较高开关频率(如500 kHz)和‘ => 2 µs ’ FOC回路执行。MCU硬件架构(PWM、ADC和GPIO)在控制多个电机方面存在局限性。采用FPGA实施,高级现场定向控制(FOC)的执行时间是1 µs。用于FOC的TDM可用于控制多个电机。任何I/O引脚均可配置用于PWM和ADC接口,FPGA集成了多个工业以太网协议、HMI和其它典型MCU/DSP不支持的接口。

● 可靠性和耐用性 – MCU和DSP易受软失效(SEU)的影响,产品使用寿命短。FPGA不受SEU影响,并且抗多种应用中的辐射,而产品使用寿命通常在20年以上。

● 安全性 –基于MCU/DSP的实施存在篡改、克隆和制造过多的风险,而基于FPGA的实施则拥有防篡改、安全启动、安全通信和强大的安全传承特性。

解决确定性多轴电机控制设计的挑战
图2:SmartFusion2双轴电机控制启动器套件(SF2-MC-STARTER-KIT)

电机开发人员要满足今天的能源效率法规和新技术要求,同时要确保设计可扩展以支持不同的多轴电机或高转动速率解决方案组合,非常富有挑战性。基于Flash的SoC FPGA应对了这些挑战,将处理能力与硬件和软件编程性和集成新特性和功能的能力相结合,同时促进了多层安全性。它们提供了先进的特性,如多轴控制、确定性响应、并行处理、功能集成和灵活性,使设计人员能够降低系统的总体拥有成本(TCO)。

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介绍了一种基于fpga的多轴控制器,控制器主要由arm7(LPC2214)和fpga(EP2C5T144C8)及其外围电路组成,用于同时控制多路电机的运动。利用Verilog HDL硬件描述语言在fpga中实现了电机控制逻辑,主要包括脉冲控制信号产生、加减速控制、编码器反馈信号的辨向和细分、绝对位移记录、限位信号保护逻辑等。论文中给出了fpga内部一些核心逻辑单元的实现,并利用QuartusⅡ、Modelsim SE软件对关键逻辑及时序进行了仿真。实际使用表明该控制器可以很好控制多轴电机的运动,并且能够实现高精度地位置控制。

随着电机广泛地应用于数字控制系统中,对电机控制的实时性和精度上的要求越来越高。如何灵活、有效地控制电机的运行成为研究的主要方向。文中采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,fpga),通过Verilog语言编程来实现电机的控制。利用fpga设计具有硬件设计软件化、高度集成化、高工作频率等优点。fpga最大的特点就是灵活,实现你想实现的任何数字电路,可以定制各种电路,减少受制于专用芯片的束缚,真正为自己的产品量身定做。在设计的过程中可以灵活的更改设计,而且它强大的逻辑资源和寄存器资源可以让你轻松的去发挥设计理念。其并行执行,硬件实现的方式可以应对设计中大量的高速电子线路设计需求。

1 多轴控制器主要功能

多轴控制器与上位机、电机驱动器等配合使用,图1为采用多轴控制器组成的控制系统总体示意图。控制器接收上位机发送的控制指令,分析处理并产生相应的方向信号、脉冲信号给驱动器,从而达到控制电机运行的目的。为了提高系统的控制精度,将电机的编码器信号作为反馈信号输入给控制器(内部实现自动辨向及四细分)。在各轴运动过程中,专用控制器对电机运行的绝对位移进行记录,并且可以实时地将各轴的绝对位置信息上传给上位机。另外在电机运行的过程中,为了保证电机运行的安全性,控制器还采用了限位信号反馈实现全硬件保护措施。

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

2 多轴控制器组成

专用控制器由arm(LPC2214)、fpga(EP2C5T144C8)、驱动器接口电路、编码器接口电路、限位检测电路和电源电路等组成,如图2为一个八轴电机控制器的硬件组成图。arm通过串口实现与上位机之间的通信,解析从上位机获得的控制指令,并通过fpga产生相应输出信号给驱动器接口,驱动器接口外接驱动器。编码器信号作为位置反馈信号同编码器接口相连,形成位置环反馈。限位信号作为安全检测信号同限位检测接口相连,为整个系统添加一道安全保障。

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

3 fpga控制逻辑

专用控制器在完成整个控制的过程中,arm只负责指令解析、控制指令发送、实时数据上传等任务,fpga才是多轴专用控制器的核心。通过Verilog HDL语言在fpga内部实现了加减速曲线、编码器信号辩向及四细分、绝对位移记录等功能。图3为电机控制的整体输入、输出信号图,通过片选信号CS、读有效信号rd_enable、写有效图信号wr_enable进行电机通道选择。图4给出了1#通道控制的fpga内部逻辑示意图,下面将逐一对各主要模块进行详细介绍。

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

1)加减速曲线模块

为了更有效、更理想地控制电机的运行,在fpga内部设计了加减速曲线模块。文中采用了一种近似指数加减速曲线的方法,如图5为近似指数加速曲线,减速曲线与之对称。速度等距分布,那么在该速度级上保持的时间不一样场。为了简化,用速度级数N与一个常数C的乘积去模拟并且保持的时间用不熟来代替。因此,速度每升一级,电机都要在该速度级上走NC步(其中N为该速度级数)。

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

建立两个名为rom_pos、rom_div的ROM模块,如图6所示,rom_pos为脉冲个数存储器,rom_div为分频值存储器。通过相同的地址线将两个存储器连接起来,使一个地址对应一组脉冲个数和分频值。

fpga获得方向信号、脉冲(距离)信号、目标分频值之后.如果电机运行过程中不需要加减速,直接以目标分频值控制脉冲信号的发送即可。如果需要执行加减速,则fpga内部要调用加减速模块。根据地址线获取一组数据,即脉冲个数pul_cnt和分频值div_num,以div_num大小的分频值发送pul_cnt个脉冲,然后再按照下一组数据值发送脉冲,直到分频值达到目标分频值为止,减速过程与加速过程对称。当电机按照脉冲(距离)信号运行到一半行程的时候,如果分频值还未达到目标分频值,此时就要进行强制减速。

编写仿真程序,使两个存储器地址线相同,对存储器地址address做加1运算,从而可一次性读取两个存储器所对应存储单元的数据。利用Modulesim仿真工具对加减速模块进行功能仿真,仿真结果如图7所示,访问一个存储器地址就对应着一组脉冲个数和分频值的输出。

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

2)编码器反馈辨向及四细分

编码器反馈信号由A、B、Z三相信号组成。A、B两相信号相位相差90度,一个周期内A、B相信号会出现4种不同的组合状态,根据这一特征可以对编码器信号进行辩相和四细分处理。Z相信号为编码器零位信号,当编码器旋转一圈,Z相就会有信号输出。
在QuartusⅡ编译环境下成功编译之后,调用Modulesim仿真软件,编写仿真程序,使之产生全局时钟、复位信号、相位差为90度的A、B相信号和Z相信号。如图8所示,给出了该多轴控制器中所采用的编码器信号辩相及四细分的功能仿真图。

3)绝对位移记录

多轴专用控制器可以将电机运行的绝对位移实时地上传给上位机,这一功能的实现就有赖于fpga中的绝对位移记录部分的逻辑功能。在fpga内部设置一个绝对位移寄存器,用来对编码器反馈信号(辨向四细分之后)进行计数运算。当编码器信号的一个脉冲到来时,根据辩向后的方向信号做不同的运算处理。方向为正则绝对位移寄存器的值就进行加1运算,否则进行减1运算,从而达到对绝对位移进行记录的目的。并且arm可以随时读取该绝对位移寄存器的值,然后将其值上传给上位机,从而完成实时上传电机运行位置信息的功能。编写仿真程序对绝对位移寄存器进行功能仿真,结果如图9所示。

4 结束语

该方案成功已应用于某6轴Stewart平台运动控制中,在实现了0.1μm的运动定位精度的同时,运动机构得到了很好的保护,多次实验及实际使用中,该专用控制器运行安全可靠。

转自: 21ic.com

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现场可编程门阵列即FPGA,是从EPLD、PAL、GAL等这些可编程器件的基础上进一步发展起来的。作为专业集成电路领域中的半定制电路而出现的FPGA,不但解决了定制电路的不足,而且克服了原有可编程器件因门电路数有限的而产生的缺点。FPGA 的使用十分的灵活,同一片FPGA 只要使用不同的程序就能够达到不同的电路功能。现在FPGA 在通信、仪器、网络、数据处理、工业控制、军事和航空航天等众多领域有着广泛的应用。随着成本和功耗的进一步降低,将在更多的领域运用FPGA。基于FPGA 的电机测速系统设计,以Quartus II 为设计平台,采用硬件描述语言VHDL和模块化设计的方式,并通过数码管驱动电路动态显示测量的结果。本设计具有外围电路少,集成度高,可靠性强等特点,可以用来测量电机的转速值。

外围电路设计

传感器将电机转速的模拟信号转换成数字脉冲信号送入FPGA 模块。同时由基准时钟电路产生准确的时钟信号和复位电路产生的复位信号送入FPGA 模块。再由FPGA 模块产生分频电路、十进制计数器电路、数据处理电路和显示译码电路。由分频电路将送入的基准时钟信号进行分频,得到一个闸门信号,作为十进制计数器的使能信号。数据处理电路的作用是将十进制计数器得到的数据进行相应的处理后,再送入显示译码电路进行转换译码。电机测速系统的总体框图如图1所示。外围电路分为:基准时基电路,复位电路,传感器测量电路和显示电路。

揭秘FPGA电机测速系统经典电路
图2 有源晶振电路图

基准时基电路设计

基准时基电路采用50 MHz 的有源晶振,3.3 V 电源通过FB5接入有源晶振的VCC 端口,同时通过C10和C11滤去高频干扰信号。从OUT 端口输出50 MHz 的时钟信号。晶振电路如图2所示。

复位按键的设计

按键作为嵌入式智能控制系统中人机交互的常用接口,我们通常会通过按键向系统输入各种信息,调整各种参数或者发出控制指令,按键的处理是一个很重要的功能模块,它关系到整个系统的交互性能,同时也影响系统的稳定性。在本次设计中,通过按键实现了FPGA模块的手动复位。复位按键如图3所示。

揭秘FPGA电机测速系统经典电路
图3 复位按键电路图

显示电路的设计

在本次设计中我们用到的显示电路如图4 所示。

揭秘FPGA电机测速系统经典电路

由数码管显示电路可以知道,这是共阳极数码管。当在位选端SE1~SE4输入低电平时,三极管导通,从而D1~D4接入高电平。由a 到DP 端输入数码管显示码,就可以得到我们所需要的数字,由位选端让数码管选择导通。

本次设计是基于FPGA 的电机测速系统设计,利用的是Altera 公司开发的Quartus II 软件作为设计平台,可以在FPGA 开发板上实现测量由传感器转换得到的脉冲信号,并且通过计算得到电机转速值。在本次设计中,还可以进行一些扩展,可以添加报警电路,设定一个报警值,当测量的转速值大于这个报警值时,就可以让蜂鸣器报警或数码管点亮。

来源: 中电网

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电机对能耗的贡献率在美国接近50%,因此降低电机能耗能有效地提高能源利用率,而采用先进的微控制器(MCU)技术来实现电机控制是一种有效的方法。本文介绍了最新的电机控制MCU技术发展及其应用。

降低能耗的一个主要对象是电机,它消耗了美国总能耗的大约50%。家庭里随便都可以找到超过50个电机,一般会有70到80个,在工业领域,工厂自动控制对电机的利用也很广泛。

今天,MCU技术的最近发展允许电机能在更低的成本下更高效地运行。在某些市场上,这能加快从机电向电子控制的转变,从而能实现变速电机控制以优化电机的工作效率,并在器件的层面上降低所有应用的成本。

低成本无刷直流电机控制MCU

与经常应用在电机控制中的有刷电机相比,MCU控制的无刷直流(BLDC)电机消除了刷子磨损和弧形机构,这样电机的寿命本质上仅仅受限于轴承的寿命。此外,基于MCU的BLDC电机系统的优势还包括高效率、高转矩-惯量比、更高的速度性能、低噪声、更好的热效率和低EMI特性。

利用专门设计用于电机控制的大批量生产的8位MCU是一种解决数字电机控制问题的非常低成本方法。由于具有高达10MIPS 的性能和运动控制专用硬件(包括中心准直的14位PWM、一个运动反馈模块以及一个高速ADC),以前需要很贵处理器的应用现在可以使用低成本的8位 MCU解决。

图1:MCU在洗衣机中的应用实例
图1:MCU在洗衣机中的应用实例

8位微控制器驱动一个三相ACIM可变频驱动。

某些MCU里的三相PWM控制,如PIC18F4431,可以用硬件提供一个BLDC的所有三项控制,尽量减少必须开发和调试的软件。高达8个可用的PWM通道,通常只需要6个来驱动三相电机。因此,剩下的两个通道可以用作其他功能,而不需要额外的器件。作为MCU的主要部分的带积分编码器接口的运动反馈模块减少了器件数量和系统成本。

具有采样率为每秒200K的ADC的MCU可提供闭环控制所必要的速度。两个不同通道的同时采用使得对电压和电流同时采样成为可能。在测量闭环电机控制中后端电动势(EMF)时需要这样的快速转换,在上升或下降沿使ADC与PWM同步的能力使切换噪声最小化。总之,这些模块使得不需要外部电机控制器件,如高速ADC和位置编码器。

在很多电机控制应用中,故障安全操作(fail-safe operation)非常重要。带有故障安全时钟监视器(一个内部RC振荡器,可以在晶振产生故障的时候用作备用时钟)的MCU使设计工程师可以用能提供高可靠性的数字控制。像在PWM上的可编程停滞时间(deadtime)延时使切换噪声最小化,可以减少数周的开发时间,并满足关键的程序最终期限要求以使新产品得以面市。在所有的情况下,带有可靠闪存的MCU提供快速面市的可能,以及在安装之前或在使用中根据要求变化来调整的灵活性。

市场推动因素及解决方案

家用电子设备中的电子电机控制要求、工业和汽车市场促进了对具有先进的电机控制外设的MCU的需求。

在家电市场部分,需要性能提高的电机控制来满足政府规划标准,例如美国的环境保护机构的能源之星计划,该计划促进厂商推出高效能家电。洗衣机是高性能电机控制的一个重要的领域。直接驱动的洗衣机消除了电机轴与洗衣机搅动器之间的传动带,允许不同的速度和搅动器模式。

一个生产商的完全重新设计的洗衣机与传统的洗衣机相比较,减少消耗38%的电量和17%的水。电机控制MCU根据洗衣量和类型调整电机的功率。然而,家电用户依然对最初的购买价格很敏感,因此生产商必须不断降低它们的开发和生产成本,以使更先进的电器能为更多的消费者所接受。

在家电中,专门为低成本电机控制应用设计的8位MCU集成了能尽量减少额外器件的功能。在电路板上的电机PWM、故障安全时钟监视器和高可靠的闪存条件下,最新的MCU简化了家电电机控制的设计,能实现低成本目标。

在工业应用中,电力成本和装配操作的停工时间会降低厂商的收益。关于电机性能提升的控制如何直接影响效率和收益的一个工业例子就是:将一个工业抽水机中的阀用一个带有基于MCU的可变速(VSD)系统替换。

对于抽水机或风扇,功耗与轴的速度立方根成正比,当轴速度降低10%,流量降低10%,功耗降低27%。如果速度降低 20%,功耗降低49%。通过使用MCU可变速电机控制,而不是恒速电机阀来减少流量,已经证明对于工业应用中的离心抽水机、风扇和吹风机来说可以得到 25-40%的能量节省。

工业应用的效益是明显的,使用MCU驱动的变速电机控制依赖于其他因素,例如灵活性和可靠性-这些因素能避免故障或检修带来的停工。带有闪存和EEPROM的MCU提供能通过可再编程特性,在当需要升级或控制程序要求改变的时候来解决工业用户要求的灵活性。带16KB闪存和 256B EEPROM的MCU在8位MCU中提供了足够的存储器来处理在工业环境中可能需要的很多改变。同样重要的是,Microchip公司的闪存采用的 PMOS电子可擦除的单元处理技术一般具有数据存储单元能承受1百万次擦/写循环,数据可以保持超过40年的性能。

已有的汽车电机应用包括采用电机来打开和关闭车窗和车门,以及定位车座。由于这些应用的使用频率很低,因此对低效率并不敏感,但利用率高的应用,例如乘客温度环境控制和引擎箱的风扇,则不断地消耗汽车有限的电能。电机控制MCU使得环境控制扇只以一个能保持舒适温度的速度运转,这样使噪声最小化,并减少功率消耗。

在很多情况下,电机控制MCU必须使用控制区域网络(CAN)或本地互连网络(LAN)来连接到汽车网络。对于车体电子,现在使用低成本LIN协议来减少整体系统成本。在一些MCU系列中,可以发现一个支持LIN1.2的USART模块,同时提供在起始位的自动唤醒和波特检测 (baud detect)。

随着控制算法在所有细分市场变得越来越复杂,数字电机控制器的性能从MCU上升到DSP层次。数字信号控制器(DSC)带来了更高的性能和价格可接受的、对设计工程师友好的MCU技术用作更成熟的电机控制设计,包括那些具有向量控制的应用。DSC工作速度高达30MIPS,带有高达144KB的闪存和电机控制专用的集成外设实现了更先进的、新的电机控制应用。采用基于DSP和DSC的电子电机控制,家电产业控制和汽车不仅工作效率更高、提供更多功能,而且价格可接受。

来源: 中电网

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前言

电机控制单电阻采样机制是在一个PWM波形内采集两相电流ADC数据,但某些扇区边界条件下只能获得一路电流ADC数据, 需要对PWM波形进行变形用于构造电流采样区域。

背景介绍

根据电机控制拓扑结构,单电阻采样在一个PWM控制周期内可以取得两相电流数据:
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生

在扇区边沿无法获得两相电流信号。
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生
波形产生

ST专利的方法是在波形的中间部分产生变形波形,在变形后的波形上就可以得到两相电流ADC数据;
当然还有目前比较流行的波形移位方法也可以做到相同效果。波形如下:
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生
STM32系列单片机Timer有足够的功能,可以产生上面两种波形,机制如下:

PWM波中间变形
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生

1. 设定CCR4的DMA通道,并且设定此时Timer1的preload为禁止状态;
TIM_OC1PreloadConfig(TIM1,TIM_OCPreload_Disable);
2. 在CCR4比较值部分产生DMA事件;

DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr= (uint32_t)(&(TIM1->CCR1));
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr= (uint32_t)(uint32_t)(hDmaBuff2);
DMA_InitStructure.DMA_DIR =DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize= 2u;
….
TIM_DMACmd(TIM1,TIM_DMA_CC4,ENABLE);

3. 在1点上将CCR1数据直接修改为周期数据+1;
4. 在2点上将CCR1数据修改为CCR1’的数据;
5. 时间计算上按照上面的图示设定,中间凹陷时间为两边补充波形时间之和。
波形移位变形
电机控制单电阻采样PWM变形信号的产生

1. 设定Timer1的update事件的DMA通道
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr =(uint32_t)(&(TIM1->CCR1));
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr =(uint32_t)(uint32_t)(hDmaBuff2);
DMA_InitStructure.DMA_DIR =DMA_DIR_PeripheralDST;
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 2u;
……
TIM_DMACmd(TIM1,TIM_DMA_Update,ENABLE);

2. 在1点上更新CCR1数据为CCR1数据;
3. 在2点上更新CCR1数据为CCR1’数据;
4. 保证前后的移位时间相同。

来源: STM32单片机

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全球领先的整合单片机、混合信号、模拟器件和闪存专利解决方案的供应商——Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)日前推出了专门针对Microchip旗下MPLAB® X集成开发环境(IDE)而研发的带有自动调整和调试功能的高级电机控制软件插件。新插件名为motorBench™开发套件,是一款基于图形化用户界面(GUI)的工具,不仅可以自动调整反馈控制增益,还可以离线精确测量关键的电机参数,比如电阻、电感和反电动势(EMF)常数。

这一插件能收集与电机控制系统相关的所有信息,并自动调整控制算法增益。之后,该软件利用上述信息来生成可以在Microchip dsPIC33EP系列数字信号控制器(DSC)上直接运行的MPLAB X IDE项目代码。生成的代码可以按需进行查看和编辑,并作为电机控制固件存储在器件闪存中。

Microchip MCU16业务部副总裁Joe Thomsen表示:“使用永磁同步电机(PMSM)来开发包括调整速度控制回路和转矩控制回路在内的解决方案,从而实现电机旋转的稳定性,这种方式既耗时又复杂。有了motorBench开发套件,这一过程就实现了自动化,这样客户就可以专注于开发固件的其他部分,从而加快其产品上市速度。这一产品的首次推出仅仅只是个开始,后续我们还会发布其他新产品,相信它们将为我们的电机控制客户带来新的变革和机遇。”

motorBench开发套件现已上市,可配合一个带有dsPIC33EP256MC506外部运放电机控制接插模块(PIM)(部件编号:MA330031-2)的MicrochipdsPICDEM™ MCLV-2开发板(部件编号:DM330021-2)以及一个带有编码器的24V三相无刷直流电机(部件编号:AC300022)使用。可访问microchipDIRECT在线商店或联系Microchip授权分销伙伴购买上述所有产品。

全新Microchip高级电机控制工具问世, 拥有自动调整和调试功能

欲了解更多有关MicrochipmotorBench开发套件的信息,请访问 www.microchip.com/motorBench

供货

motorBench开发套件是由Microchip专用于MPLAB X IDE的免费软件插件。dsPICDEM™ MCLV-2开发板(部件编号:DM330021-2)、电机控制PIM(部件编号:MA330031-2)以及带有编码器的24V三相无刷直流电机(部件编号:AC300022)现均已供货。欲了解更多信息,请联系Microchip销售代表或全球授权分销商,也可访问Microchip官网。欲购买与motorBench开发套件配套的开发板和电机产品,请访问更易于浏览的、已完成移动客户端优化的新版microchipDIRECT在线商店或联系Microchip授权分销伙伴。

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