永磁同步電機的調試方法及詳細步驟

本文檔介紹了使用 單電阻FOC 算法實現永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)調整所需的步驟和設置。由于不同電機存在參數差異，因此需針對不同的電機和負載對該算法進行調整。該電機庫已經在在落地扇和空凈等風機應用上測試驗證。

1低壓12VDC,24VDC開發板

電動驅動開發板

2調試方法及工具

2.1調試工具

通用工具：電源(直流電源、交流隔離電源)。

測試工具：萬用表、數字電橋、示波器、電流探頭。

仿真工具：JLink PRO。

軟件工具：J-Scope。

3調試步驟

3.1硬件測試

1). 母線電壓測量

2). MCU供電電壓測量

3). 驅動芯片供電電壓12V測量

4). PWM例程輸出測試PWM輸出信號是否正常

5). 測試運放、ADC采樣口電壓是否正常

3.1.1芯片電源電壓

1). 芯片電電源電壓：萬用表測試電源5V對GND是否正常。

2). 并用示波器觀測電源的紋波是否符合標準。

3.1.2運放端電壓

1). 萬用表測試運放端電壓是否為ADC參考電壓的1/2;

2).觀察程序電流基準部分的值是否為2048(MCU的AD為12位，滿量程是4096，代表AD參考電壓的電壓值)附近。

3.1.3UVW三相輸出

1).為驗證MCU輸出和功率器件，需測試U、V、W三相輸出是否正常。

2).不接電機，讓程序輸出固定占空比。

3).如若沒有輸出，可能原因：HVIC或MOS異常、芯片異常。

3.1.4電壓基準

FOC的SVPWM模塊中需采集母線電壓進行計算，在高低壓應用中，因電源電壓與MCU的ADC最大采樣電壓不等，需根據實際情況將母線電壓用分壓方式來處理。

3.1.5電流基準

根據硬件板上的采樣電阻Rsample，運放放大倍數Amp，MCU的ADC參考電壓Vs，可計算電流基準、最大采樣電流、最小采樣電流。一般設計電機運行最大電流在1/2的最大采樣電流左右。

在調節過程中，電機的電流不能超過最大采樣電流，也不能小于最小采樣電流。若出現超出情況，需根據實際情況重新配置采樣電阻和運放放大倍數。

3.2電機參數測量

3.2.1電機極對數MT_Pole_Pairs

電機的極對數可從電機規范表中獲取。也可通過以恒定的轉速驅動電機(例如使用另一臺電機拖動)并測量反電動勢的頻率獲得，也可以通過快速的將轉子轉動一周，觀察示波器上出現線電壓峰值出現的次數即為電機的極數。使用測量得到的頻率值，經過公式 1-1 的計算即可得出極對數。

3.2.2相電阻和相電感

電機的相電阻和相電感的測量方法如下：

? 相電阻 —— 用萬用表測量永磁同步電機兩相繞組間的直流電阻值。將測得的電阻值代入下列公式：MT_Phase_R = 電阻測量值/2

? 相電感 —— 使用 LCR 表測量永磁同步電機 10 kHz 時兩相繞組間的電感。將所測得的電感值代入下面的公式：MT_Phase_L = 電感測量值/2

3.3配置電機硬件板參數

驅動板硬件配置在Related_Parameter_Config.h中。硬件設計時，我們建議參考我們的DEMO板或參考設計配置電機驅動使用的PWM、AD等資源。如設計時有所改動，需按以下指引重新配置。

3.3.1

1) PWM配置

MCU的各個引腳功能是復用的，需要進行配置才能進行使用。上圖中就是對驅動電路中的三路PWM進行配置，需要按電路設計圖一一對應，并按照MCU的軟件庫定義進行相應配置。

開或關閉芯片的內部運放，根據電路設計進行配置。

3.3.1

2) AD配置

電流采樣參數

硬件參數：OPA_I_R1、 OPA_I_R2 以及 VDD 都位于 Related_Parameter_Config.h

文件中，其中OPA_I_RS表示電流檢測電阻，VDD表示AD轉換的參考電壓。該文件中的參數根據硬件設計不同而有所變化。

運 算 放 大 器 用 來 放 大 電 流 檢 測 信 號。用 戶 應 根 據 硬 件 設 定 放 大 器 增 益 值，為Related_Parameter_Config.h文件中的OPA_Gain值，增益=內部運放選定增益10K/R22=10。

3.3.1

3) 母線電壓分壓參數

#define Divid_Resist_R1 10

#define Divid_Resist_R2 100

3.3.2

調速接口

PWM調速

3.4電機性能參數配置

3.4.1

1) 開關頻率配置

如下設定PWM頻率為16KHZ,死區時間設定50個時鐘周期，PWM

3.4.2電機基本參數設置

電機參數：

MT_Phase_L

MT_Phase_RMT_Pole_Pairs

MT_Volt_Rated和MT_Power_Rated、

MT_Spd_Max

都位于Related_Parameter_Config.h文件中。

電機參數依賴于電機的規范，當測試不同的電機時，應當更新電機參數值。電機參數的設置如下所示。

3.4.3啟動參數設置

3.4.4電機基本參數設置

最高轉速Set_SpeedMax為規格要求達到的轉速，實際設定的最高轉速可以比要求高;

最低轉速Set_SpeedMin：調速需要的最低轉速，風扇的要求一般在100-200RPM之間。

3.4.4

1) 初始位置檢測

預定位在Related_Parameter_Config.h文件:

3.5驅動器性能參數配置調試

3.5.1

1) 位置環調試

3.5.1

2) 電流環調試

電流環PI參數調節

3.6性能參數測試優化

4申明

本文檔中的信息僅是為了讓系統和軟件 實施者能夠使用 SYNWIT 產品而提供。本文 檔并未授予任何明示或默示的許可權以根據 本文檔中的信息來設計或制造任何集成電路。SYNWIT 保留更改本文檔所述任何產品 的權利，恕不另行通知。SYNWIT 不保證其產 品適合任何特定用途，不承擔任何因為應用或 使用任何產品或電路而引起的責任，明確否認 任何及所有責任，包括但不限于附帶或間接損 害賠償。SYNWIT 數據手冊和/或技術規格中 可能會提供“典型值”參數，這些參數因應用 而異，實際性能可能會隨時間而改變。所有工 作參數，包括“典型值”，都必須由客戶的技 術專家針對各種具體應用進行驗證。

原文標題：單電阻FOC算法實現永磁同步電機的調整步驟和設置

文章出處：【微信公眾號：華芯微特32位MCU】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅