永磁同步電機(jī)的調(diào)試方法及詳細(xì)步驟

本文檔介紹了使用 單電阻FOC 算法實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)調(diào)整所需的步驟和設(shè)置。由于不同電機(jī)存在參數(shù)差異，因此需針對(duì)不同的電機(jī)和負(fù)載對(duì)該算法進(jìn)行調(diào)整。該電機(jī)庫(kù)已經(jīng)在在落地扇和空凈等風(fēng)機(jī)應(yīng)用上測(cè)試驗(yàn)證。

1低壓12VDC,24VDC開發(fā)板

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)開發(fā)板

2調(diào)試方法及工具

2.1調(diào)試工具

通用工具：電源(直流電源、交流隔離電源)。

測(cè)試工具：萬用表、數(shù)字電橋、示波器、電流探頭。

仿真工具：JLink PRO。

軟件工具：J-Scope。

3調(diào)試步驟

3.1硬件測(cè)試

1). 母線電壓測(cè)量

2). MCU供電電壓測(cè)量

3). 驅(qū)動(dòng)芯片供電電壓12V測(cè)量

4). PWM例程輸出測(cè)試PWM輸出信號(hào)是否正常

5). 測(cè)試運(yùn)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(cè)試電源5V對(duì)GND是否正常。

2). 并用示波器觀測(cè)電源的紋波是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2運(yùn)放端電壓

1). 萬用表測(cè)試運(yùn)放端電壓是否為ADC參考電壓的1/2;

2).觀察程序電流基準(zhǔn)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(yàn)證MCU輸出和功率器件，需測(cè)試U、V、W三相輸出是否正常。

2).不接電機(jī)，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(zhǔn)

FOC的SVPWM模塊中需采集母線電壓進(jìn)行計(jì)算，在高低壓應(yīng)用中，因電源電壓與MCU的ADC最大采樣電壓不等，需根據(jù)實(shí)際情況將母線電壓用分壓方式來處理。

3.1.5電流基準(zhǔn)

根據(jù)硬件板上的采樣電阻Rsample，運(yùn)放放大倍數(shù)Amp，MCU的ADC參考電壓Vs，可計(jì)算電流基準(zhǔn)、最大采樣電流、最小采樣電流。一般設(shè)計(jì)電機(jī)運(yùn)行最大電流在1/2的最大采樣電流左右。

在調(diào)節(jié)過程中，電機(jī)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(xiàn)超出情況，需根據(jù)實(shí)際情況重新配置采樣電阻和運(yùn)放放大倍數(shù)。

3.2電機(jī)參數(shù)測(cè)量

3.2.1電機(jī)極對(duì)數(shù)MT_Pole_Pairs

電機(jī)的極對(duì)數(shù)可從電機(jī)規(guī)范表中獲取。也可通過以恒定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)(例如使用另一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng))并測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)的頻率獲得，也可以通過快速的將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，觀察示波器上出現(xiàn)線電壓峰值出現(xiàn)的次數(shù)即為電機(jī)的極數(shù)。使用測(cè)量得到的頻率值，經(jīng)過公式 1-1 的計(jì)算即可得出極對(duì)數(shù)。

3.2.2相電阻和相電感

電機(jī)的相電阻和相電感的測(cè)量方法如下：

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

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

3.3配置電機(jī)硬件板參數(shù)

驅(qū)動(dòng)板硬件配置在Related_Parameter_Config.h中。硬件設(shè)計(jì)時(shí)，我們建議參考我們的DEMO板或參考設(shè)計(jì)配置電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用的PWM、AD等資源。如設(shè)計(jì)時(shí)有所改動(dòng)，需按以下指引重新配置。

3.3.1

1) PWM配置

MCU的各個(gè)引腳功能是復(fù)用的，需要進(jìn)行配置才能進(jìn)行使用。上圖中就是對(duì)驅(qū)動(dòng)電路中的三路PWM進(jìn)行配置，需要按電路設(shè)計(jì)圖一一對(duì)應(yīng)，并按照MCU的軟件庫(kù)定義進(jìn)行相應(yīng)配置。

開或關(guān)閉芯片的內(nèi)部運(yùn)放，根據(jù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行配置。

3.3.1

2) AD配置

電流采樣參數(shù)

硬件參數(shù)：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(cè)電阻，VDD表示AD轉(zhuǎn)換的參考電壓。該文件中的參數(shù)根據(jù)硬件設(shè)計(jì)不同而有所變化。

運(yùn) 算 放 大 器 用 來 放 大 電 流 檢 測(cè) 信 號(hào)。用 戶 應(yīng) 根 據(jù) 硬 件 設(shè) 定 放 大 器 增 益 值，為Related_Parameter_Config.h文件中的OPA_Gain值，增益=內(nèi)部運(yùn)放選定增益10K/R22=10。

3.3.1

3) 母線電壓分壓參數(shù)

#define Divid_Resist_R1 10

#define Divid_Resist_R2 100

3.3.2

調(diào)速接口

PWM調(diào)速

3.4電機(jī)性能參數(shù)配置

3.4.1

1) 開關(guān)頻率配置

如下設(shè)定PWM頻率為16KHZ,死區(qū)時(shí)間設(shè)定50個(gè)時(shí)鐘周期，PWM

3.4.2電機(jī)基本參數(shù)設(shè)置

電機(jī)參數(shù)：

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(jī)參數(shù)依賴于電機(jī)的規(guī)范，當(dāng)測(cè)試不同的電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)更新電機(jī)參數(shù)值。電機(jī)參數(shù)的設(shè)置如下所示。

3.4.3啟動(dòng)參數(shù)設(shè)置

3.4.4電機(jī)基本參數(shù)設(shè)置

最高轉(zhuǎn)速Set_SpeedMax為規(guī)格要求達(dá)到的轉(zhuǎn)速，實(shí)際設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速可以比要求高;

最低轉(zhuǎn)速Set_SpeedMin：調(diào)速需要的最低轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇的要求一般在100-200RPM之間。

3.4.4

1) 初始位置檢測(cè)

預(yù)定位在Related_Parameter_Config.h文件:

3.5驅(qū)動(dòng)器性能參數(shù)配置調(diào)試

3.5.1

1) 位置環(huán)調(diào)試

3.5.1

2) 電流環(huán)調(diào)試

電流環(huán)PI參數(shù)調(diào)節(jié)

3.6性能參數(shù)測(cè)試優(yōu)化

4申明

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原文標(biāo)題：?jiǎn)坞娮鐵OC算法實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的調(diào)整步驟和設(shè)置

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審核編輯：湯梓紅