电机控制

文档对AN1292软件与motorBench™开发套件随附的MC应用程序框架之间的差异进行了分
析，旨在回顾全新MC应用程序框架代码相对于AN1292的参考应用笔记软件的改进和限制。

电机控制应用程序框架（Motor Control Application Framework，MCAF）是一个固件包，其中包括多个文件，可用于为任何所需MPLAB® X项目生成代码。MC应用程序框架通过motorBench™开发套件“呈现”到应用程序源代码的特定实例中，它根据配置信息、自调试测量值以及由此得出的计算结果来调整电机控制环。

<font color="#0000C6" size="4"><a href="http://mcu.eetrend.com/files/2018-05/wen_zhang_/100011575-40918-e.pdf">…《AN1292与电机控制应用程序框架对比》</a></font>

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。

硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）为更高层（例如：应用程序框架和客户应用程序等等）提供基于API函数的服务，允许更高层独立于实际的硬件细节执行面向硬件的操作。本文档提供了硬件抽象层及其架构、元素和使用模型的详细说明。

通过使最新的STM32 PMSM FOC软件开发套件(SDK)支持STM32Cube开发生态系统(订货代码: X-CUBE-MCSDK)，意法半导体进一步简化在STM32* 微控制器上开发先进的高能效电机驱动器的难度。此举为空调、家电、无人机、楼宇自动化、机床、医疗设备、电动车等产品设备工程师研发先进电机驱动带来更多机会，而且无需专门的研发经验。

基于意法半导体上一代永磁同步电机(PMSM)矢量控制(FOC)SDK，5.0 新版固件库结合STM32Cube硬件抽象层(HAL)和底层(LL)架构，简化电机驱动电路的开发、定制和调试过程。此外，免费使用源代码让开发人员能够按照市场需求灵活地设计应用方案，加强电机的控制和定制功能。

作为MC-Workbench 5.0的新功能，图形用户界面(GUI)可以利用STM32CubeMX工作流程创建项目，配置微控制器外设，自动生成初始化代码，还能让用户在项目开发调试过程中实时监视并修改控制回路参数。

本章介绍电机控制脉宽调制器（Motor Control PWM， MCPWM）模块及其相关的工作模式。PIC32 器件系列中的 MCPWM 模块支持多种 PWM 模式，是电源转换 / 电机控制应用的理想选择。

一些常见应用包括：

• SMPS 应用：
- 交流 / 直流转换器
- 直流 / 直流转换器

• 交流和直流电机（例如：BDC、 BLDC、 PMSM、 ACIM 和 SRM）

• 逆变器

• 电池充电器

• 数字照明

• 不间断电源（Uninterrupted Power Supply， UPS）

• 功率因数校正（Power Factor Correction， PFC）

本视频将向大家介绍使用PIC32MM系列32位单片机的高性价比无传感器BLDC电机控制解决方案。

PIC32MM这一低成本、低功耗的32位单片机，封装小巧，适用于三相低成本电机控制应用。

本视频将要向大家介绍一款基于PIC16F1619的三相无刷直流电机演示。该演示采用Microchip的PIC16F1619PIM。其设计基于dsPICDEM MCLV-2电机控制开发板，是一款集有感电机控制，无感电机控制，与UART通讯为一体的PIM。

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

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。

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。

<strong>外围电路设计</strong>