电机控制
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吴嘉陵

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【STSPIN32F0601 电机控制板试用体验连载】牛刀试用

`机缘:
       刚好最近需要做一款无刷电机驱动的项目,驱动的要求不太高,主要是实现220V无感无刷电机的可调的很速控制产品。平时经常喜欢在电子发烧友william hill官网 闲逛,偶然发现ST和电子发烧友william hill官网 提供这样一个跟我们当前项目非常接近的电机驱动使用机会。我们当前项目计划采用传统方波进行控制,扭矩波动比较大,难以达到较好的控制效果。一直想找机会测试下FOC控制的方案,正好利用这个机会试用下。
项目概述:
       目前主要有一个相似的项目需求,能够实现220V无刷电机控制。能够按照给定的速度进行很速旋转。当有负载变化时,速度也应该能比较好的控制住。能够进行电流保护。
硬件设计:
      我们当前的项目方案采用一个CPU+桥驱+MOSFET方案。电机为无感无刷电机,通过检测电机的过零点实现电机换相。并周期性检测电机电流情况,进行峰值电流保护。

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图1 旧方案整体框图

这个方案使用已经很成熟,要求不高的地方使用完全没有问题。现在使用过程中随着电压升高,电机的噪声也会增加。后来一直思路利用FOC来控制电机,但是也没有多少时间去做尝试。现在正好利用这个机会测试下。

ST这个驱动板采用STSPIN32F0601,将桥驱已经集成在CPU芯片内部,使用上更加简单,简化了PCB的布线复杂度。由于采用FOC方案,用于电机反电动势检测威廉希尔官方网站 可以去掉,整个原理图和PCB非常的精干,元件数量的减少,提高了可靠性,降低故障率。ST电机驱动的整体框图如下。

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           图2 STSPIN32F0601驱动板方案

       根据驱动板接线图,搭建测试环境,这里暂时使用三菱伺服电机作为调试电机使用,电压111V。采用JTAG隔离板,与jlink和电脑隔离,jlink和电脑烧坏了就麻烦了。主电源通过隔离变压后再经过调压器调压到110V后接入到电机驱动板。使用隔离变压器主要是保护示波器。

图3 电机调试环境搭建

       硬件环境搭建好之后就开始主题,进入软件调试。
软件调试:

1.使用MC软件打开william hill官网 提供的文件。里面做好了IO口的选择,反馈电阻,电流放大威廉希尔官方网站 电阻参数。我使用的电机工作电压是111V,所有需要修改输入电压的最小值。

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图4 打开工程后的主界面。

2.由于CPU没有使用外部晶振,要确定配置的时候是否选择内部晶振。

3.根据自己的电机修改参数。

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图5 电机参数

4.大概根据自己的电机情况修改电机的启动参数。

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图6 电机启动参数

5.生成mdk工程,打开mdk编译程序,编程成功之后直接下载到板子上。


经过以上几步之后就可以开始调试电机。我使用的Jlink自带的虚拟串口来作为和板子串口通信的方式。连接好之后,通过MC的调试界面可以调试电机。

图9 调试界面

点击 "Start Motor"开始启动电机,一切正常情况下,电机会开始进入开环启动旋转,然后切换到闭环。

当然这是理想情况下,实际上能够旋转经过了不少的参数修改调整之后才能正常工作。总结出来主要两个方面的参数调整,一是启动电流、启动转速和启动时间,决决定启动是否正常;二是PID参数,决定启动后闭环工作的稳定性。

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图7 启动参数调试界面

在这个界面下反复修改参数,可以达到很好的启动电机。


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图8 PID参数调试界面

在这个界面下修改P和I,能够让电机达到最优的控制效果。PID的参数按照PID的调节经验去慢慢调整就可以。先调P,再调I。

参数调整好之后开始使用电机带负载测试,为了保险起见,200W的电机加负载到了100W。


视频效果:
https://v.youku.com/v_show/id_XNDg5NjQ3MzE1Ng==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1
`
STSPIN32F0601_ST_board_1shunt_Jiaxipera.rar (506.87 KB)
(下载次数: 13, 2020-10-21 21:41 上传)
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