基于極海G32R501 MCU的低壓無感雙電機(jī)方案

無傳感器電機(jī)控制技術(shù)，是指在電機(jī)控制系統(tǒng)中不使用位置或速度傳感器，如編碼器、霍爾傳感器等，而是通過電機(jī)的電流電壓信號(hào)來計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和速度，相對(duì)于有感電機(jī)控制，這種技術(shù)可以有效避免傳感器干擾，在降低成本、提高系統(tǒng)可靠性以及簡(jiǎn)化電機(jī)結(jié)構(gòu)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

隨著無傳感器電機(jī)控制技術(shù)的逐步成熟，其在工業(yè)自動(dòng)化、旋翼飛行器、空調(diào)外機(jī)等領(lǐng)域迎來廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。極海緊跟行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，推出G32R501低壓無感雙電機(jī)參考方案，主控芯片采用全新發(fā)布的G32R501實(shí)時(shí)控制MCU，具備靈敏感知、高效處理、精準(zhǔn)控制等特性；本方案支持雙電機(jī)無感FOC控制，單核條件下僅需24.8μs即可對(duì)雙電機(jī)執(zhí)行完整電流環(huán)控制，內(nèi)置靜態(tài)（電阻、電感、磁鏈）參數(shù)辨識(shí)、在線電機(jī)電阻辨識(shí)功能，配置模型參考自適應(yīng)，PI自整定，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)永磁同步電機(jī)的自動(dòng)控制。

極海低壓無感雙電機(jī)參考方案介紹

■輸入電源范圍：DC 12V~48V

■輸出峰值電流：20A

■最低控制頻率：1Hz

■啟動(dòng)：滿力矩閉環(huán)啟動(dòng)（4Hz及以上目標(biāo)頻率）

■控制方式：V/F、單電流閉環(huán)控制、雙閉環(huán)控制

■PI參數(shù)：模型參考自適應(yīng)

■其他功能：參數(shù)掉電保存、軟件復(fù)位

■電機(jī)參數(shù)辨識(shí)：靜態(tài)辨識(shí)電阻、電感、磁鏈，在線電阻辨識(shí)

■通訊方式：Modbus協(xié)議

■配套資料：配套自研上位機(jī)、用戶手冊(cè)等

G32R501實(shí)時(shí)控制MCU特點(diǎn)

■內(nèi)核與存儲(chǔ)：基于Cortex-M52雙核架構(gòu)，主頻250MHz，配備緊耦合內(nèi)存（ITCM、DTCM）、I/D-Cache，F(xiàn)lash預(yù)取，實(shí)時(shí)性能高；

■擴(kuò)展指令：極海自研紫電數(shù)學(xué)指令擴(kuò)展單元，支持三角函數(shù)、開方、除法等；

■增強(qiáng)型控制外設(shè)：

· 16個(gè)PWM通道，多通道同步性能高，助力低速精準(zhǔn)電機(jī)控制；

· 靈活的IP聯(lián)動(dòng)功能，PWM模塊具有額外兩個(gè)比較子模塊（CMPC、CMPD）專門用于產(chǎn)生同步事件，可在計(jì)數(shù)器任意時(shí)刻產(chǎn)生事件，同步事件可傳遞至任一PWM模塊同步PWM相位，并觸發(fā)ADC開始采樣；

■高精度模擬外設(shè)：

· 3個(gè)3.45MSPS的12-bit高速ADC，快速準(zhǔn)確采集模擬信號(hào)，減小信號(hào)延遲；

· ADC支持3.3V/2.5V內(nèi)部參考源，2.5V參考源時(shí)，電壓分辨率可提升32%，提高反饋信號(hào)采樣精度；

■豐富通信接口：

CAN×2、I2C×1、UART×2、SPI×2、QSPI×1、LIN、PMBus×1。

軟硬件介紹

本方案硬件板卡由一個(gè)控制板和兩個(gè)功率板組成。

控制板

■控制板為G32R501 Eval Board，搭載板上調(diào)試器CMSIS-DAP，用Type-C數(shù)據(jù)線連接電腦即可調(diào)試。Type-C接口通過隔離芯片傳輸信號(hào)，斷開USB電源跳線后，與板上電路電氣隔離，避免調(diào)試過程中有害電壓損壞電腦；

■板上引出兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化排針接口，可連接兩只功率板；

■極海自研上位機(jī)與控制板采用業(yè)界通用的modbus協(xié)議，利用控制板的板載調(diào)試器連接至PC端的上位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)快捷調(diào)試。

功率板

功率板包含MOS-FET三相逆變器及反饋信號(hào)采集電路，可輸出3.3V電源給控制板供電。功率板壓接到控制板的標(biāo)準(zhǔn)化排針上，可控制一路電機(jī)。

無感觀測(cè)器

本方案搭載無感觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)高性能無感FOC控制，相較于傳統(tǒng)觀測(cè)器，具備以下優(yōu)勢(shì)：

· 低速性能：最低控制頻率1Hz；

· 反饋信號(hào)：磁鏈、角度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩；

· 角度信號(hào)：?jiǎn)沃芷诳焖偈諗?，支持滿載閉環(huán)啟動(dòng)。

配套上位機(jī)

本方案提供已編譯好的示例程序固件和配套上位機(jī)。燒寫固件到控制板后，連接上位機(jī)即可開始測(cè)試，開箱即用。

使用方案

設(shè)置好撥碼、燒寫完成固件之后，按下圖連接電源、電機(jī)和PC。開啟電源，連接上位機(jī)測(cè)試電機(jī)控制功能。

對(duì)于新電機(jī)，通過以下過程自動(dòng)識(shí)別電機(jī)參數(shù)，自動(dòng)計(jì)算出電流環(huán)Kp、Ki，數(shù)分鐘內(nèi)即可完成適配和啟動(dòng)：

設(shè)置保護(hù)和辨識(shí)參數(shù)→啟動(dòng)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)→啟動(dòng)速度閉環(huán)控制

詳細(xì)使用過程將配套使用指南提供指引。

極海G32R501低壓無感雙電機(jī)參考方案，涵蓋芯片、板塊、算法、全功能電機(jī)控制示例程序固件、極海自研上位機(jī)、以及用戶指南等完整的軟硬件設(shè)計(jì)生態(tài)體系，可快速評(píng)估電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能，有助于工程師快速上手，加速客戶項(xiàng)目量產(chǎn)落地。

隨著新能源與低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，雙電機(jī)控制系統(tǒng)在眾多行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，其在提升性能和能效方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。極海G32R501低壓無感雙電機(jī)參考方案，旨在為客戶提供性能卓越、高效且易于集成的解決方案。極海實(shí)時(shí)控制技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供全方位的技術(shù)支持，可助力客戶快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。