文档介绍：STM32 马达控制软件介绍 及开发套件的使用
2009年STM32 全国研讨会
北京、深圳、上海、台北、青岛、重庆、南京、哈尔滨、武汉、福州、西安
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演讲内容
STM32面向马达控制的特性
STM32马达控制软件库的介绍
FOC简介
软件库特点
软件库结构
软件库性能
马达控制套件的使用
套件特点
套件功能
怎样基于STM32马达控制套件及软件库实现PMSM马达的无传感器模式控制
使用户能在很短时间内就能运转自己的马达
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STM32面向马达控制的特性
功能强劲的内核- ARM Cortex-M3
,哈弗结构,与ARM7相比性能提高30%
单周期乘法、硬件除法及乘累加指令
代码密度
Thumb-2指令集,与ARM7相比代码密度提高30%
NVIC:快速的中断响应
面向马达控制的丰富的外设
16位高级定时器
6通道三相互补PWM的产生,带硬件死区,每个通道的极性独立设定
时钟为72MHz()
紧急故障输入端口,可异步地关断PWM的输出
可触发ADC的事件
16位通用定时器
霍尔、编码器硬件接口
ADC
双ADC或三ADC模块
12 BIT精度,1MSps,每个通道的采样时间可单独编程
可由外部或定时器事件触发
DMA
通道分组:注入转换组及常规转换组
SCAN模式
多样化的双ADC模式
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软件库——FOC简介
FOC(Field Oriented Control),采用数学方法实现三相马达的力矩和励磁的解耦控制
定子电流被分解成:
励磁电流Id:产生励磁
交轴电流Iq:控制电磁力矩,类似于DC马达的电枢电流
FOC算法优点:
当负载变化时,速度响应快速而精确
马达的瞬时效率得到优化
能实现位置控制(通过瞬时力矩控制)
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软件库——特点(1)
针对无刷马达控制的方案–有传感器/无传感器方案的实现
交流感应马达(带速度反馈)
PMSM马达(无传感器方案的实现)
特点
GUI用户界面:产生软件库的头文件
用户调试界面(通过LCD及JOYSTICK):可实时地调试PID及观测器参数
DAC功能:可实时地跟踪某些重要的变量
以循序渐进的方式指导用户如何使用软件库来开发自己的项目
详尽的用户手册
免费的软件源代码
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软件库——特点(2)
特点(续)
优化的PMSM马达控制
不同的转子位置反馈方法的实现
Sensor模式:HALL(120度/60度)/ ENCODER
Sensorless模式: Luenberger观测器及PLL算法
马达相电流采样:
三电阻法
单电阻法:改善硬件成本
电流传感器法
MTPA - I-PMSM马达的优化控制
改进的弱磁控制算法:无须知道马达的精确参数
电流前馈:可实现对DC BUS纹波的补偿
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软件库——特点(3):GUI界面
通过直观的界面配置软件库
输入马达及控制参数,可直接生成软件库的头文件
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软件库——特点(4):实时调试界面
可实时地调节力矩环,励磁环及速度环PID的参数
可实时地调节观测器的增益参数(无传感器模式下)
可实时地改变目标速度(速度控制模式下)或目标力矩及励磁(力矩控制模式下)
进入弱磁控制区的上限电压值的选择
DC BUS电压及功率板温度监控
DAC输出变量的选择
STM32 Motor Control
PMSM FOC ver
Sensorless Demo
Speed control mode
Target Measured
02500 (rpm) 00000
←→ Move ↑↓ Change
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STM32 Motor Control
PMSM FOC ver
Singal on PB0
Iqref
Singal on PB1
Ia
←→ Move ↑↓ Change
软件库——特点(5):DAC功能
通过TIM3的两个PWM通道实现
可通过LCD菜单实时地检测两个软件变量
软件脱机运行,避免使用仿真器运行时引起的驱动电路烧坏
可实时检测马达相电流,速度,转子位置等
可在头文件中通过条件编译行禁止
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软件库——特点(6):MTPA
MTPA-I-PMSM(永磁体内嵌式马达:Ld < Lq)的优化控制
控制‘力矩/电流比’最大化
提高效率