基于STM32G431+IHM08V4三电阻FOC电机控制板调试文档分享

   ST FOC MCSDK5.4.1版本：软件代码上增加了圆的限制；MCSDK ：Motorcontrol WORKBENCH工作台软件增加了支持更多的芯片，另外G4也支持电机参数测试；支持FREERTOS系统等：
   
  
  

   STM32G473(多个高级定时器，每个定时器带3路PWM)：可以做3电机FOC控制；
   STM32G474(一个高级定时器带4路PWM)：可以做步进控制；
   
  
  

   程序执行加速器和数学运算加速器。STM32G4 系列还提供：
   • 丰富的高级模拟外设(比较器、运算放大器和 DAC)• 支持硬件过采样的 ADC(16 位分辨率)• 具有纠错码 (ECC) 的双存储区闪存(支持现场固件升级)• 安全存储区• 高分辨率定时器【版本 2】• 支持供电功能的 USB Type-C 接口，内置物理层PHY• AES 硬件加密
   灵活的互连矩阵允许外设之间的自主通信，可节省 CPU 资源并降低功耗。与 STM32F3 系列高度兼容的特性可确保在设计不同性能水准的衍生应用时实现出色的效率。
   STM32G4 系列混合信号微控制器包括：• STM32G4x1 基本型系列：具有入门级模拟外设集的通用微控制器• STM32G4x3 增强型系列：具有最大数量模拟外设的通用微控制器• STM32G4x4 高分辨率系列：具有高分辨率定时器和复杂波形生成器以及事件处理器 ，适合于数字电源应用，如数字开关电源、照明、焊接、太阳能和无线充电等。
   封装形式包括 LQPF32/48/64/80/100/128、UFBGA100、WLCSP64/81 和 UQFN32/48，适用于具有 32 至 512 KB Flash 的器件。芯片工作温度范围为 -40 至 85 °C 或 -40 至 125 °C。

   V4和V3区别：就电压高些，电流大些，加了散热片等一般应用选V3即可
   
  

   一、硬件说明
   1.1图纸说明
      电源输入部分尽量加保险丝，TVS管，大的电解电容等；
   1.2硬件布线
      电流采样一定要采用差分走线；特别是地线(电流采样威廉希尔官方网站 适当的加滤波电容)；PWM输出线和电流采样线尽量不要交叉；
   1.3接线说明
   
  
  

   板子
   V+:接电源正+
   V-:接电源正-
   U:接电机U或A
   V:接电机V或B
   W:接电机W或C
   HA:接电机霍尔传感器U或编码器A
   HB:接电机霍尔传感器V或编码器B
   HC:接电机霍尔传感器W
   GND或0V：接电机传感器接口GND
   +5：接电机传感器接口5V
   二、软件说明
   电机参数测试(打开Profier软件)，先选择相应的板子
   选：NUCLEO-G431RB + X-NUCLEO-IHM08M1 3SH板子
   
  
  

   点击“Connect”先进行连接并升级测试电机固件；
   然后输入电机参数：极对数、转速、电流、母线电压等
   
  
  

   点击“Start Profiler”开始测试电机参数，对200W伺服电机测试结果如下：
   200W伺服电机参数测试
   
  
  

   点击“Play”可以测试电机是否正常转
   
  
  

   保存电机参数
   
  
  

   新建工程板子选择
   
  
  

   选择对应的电机参数
   PMSM:24V 200W电机
   
  
  

   新建工程后如下所示:
   
  
  

   ADC端口选择
   
  
  

   如无其它修改则生成工程(选择相应的工程文件)
   
  
  

   等待生成工程完成
   在对应的存放目录下，打开生成的MDK工程文件
   
  
  

   添加芯片FALSH的加载算法
   
  
  

   编译程序
   
  
  

   点击load下载程序(先连接好线和电源，再通电)。
   
  
  

   正常下载程序后，通过按板子的蓝色按钮，即可启动电机；
   或通过WOROBENCH的在线调试界面调试，选择相应的串口，波特率设置为115200
   
  
  

   正常转
   
  
  

   2.1编码器接口生成工程设置补充说明
   电机参数界面设置
   
  
  

   反馈接口启动接口设置，选择为编码器模式
   
  
  

   启动设置(电流可以根据实际需要设置大些)
   
  
  

   DA输出看相电流设置
   
  
  

   无感启动电流波形
   
  
  

   
  
  

   三、调试补充说明
   首先，需要再次确认ST MC Workbench中所有设置的参数是否和实际的硬件
   参数一致：如电机的相关参数，驱动部分的参数，单片机IO设置等。
   • 如果有其中任意一个参数设置错误，可能导致电机永远也无法正确启动。
   • 如果有需要，可以让电机运行在开环模式，来测量Tnoise和Trise相关参数。
   如果启动后立即出现硬件过流保护，可能由以下原因导致：
   • 选择了错误的电流采样方式
   • 选择了错误的电流采样参数：如取样电阻值，放大倍数， ICS增益， Tnoise, Trise等.
   • 电流环的调节带宽过高：3电阻采样建议为2000rad/s, 单电阻采样建议为1000rad/s
   • 由于布线受到干扰而导致误触发硬件过流保护，需要检查硬件设计。
   如果出现电机只动一下，但是没有加速动作：
   • 这种问题一般是因为开环电流不够大导致无法拖起转子加速，有时出现开环启动完成，
   但报启动失败故障，这时：
   • 需要减低加速率，或提高开环启动电流
   如果以上方法可以解决，但是不能保证100%有效，请尝试增加定位功能。
   如果转子可以转动并且有加速动作，但是还是会停止并且报“速度反馈失败”错误，可能由以下原因导致：
      • 启动成功的限制条件过于宽松导致过早切入闭环。
      • 如下的方法可以解决这样的问题：
      • 提高“连续成功启动输出测试”值，正常情况下请不要大于5。
      • 提高最小启动输出速度。
   如果采用 以上方法导致开环的最终速度过高，或没有解决问题，可以尝试以下方法：
      • 减少观测器的增益G2,它可以降低扰动对速度反馈的影响。
      • 通常G2应该按照/2,/4,/6,/8方式来减少。
      • 放宽观测器的收敛条件，这样使观测器更容易收敛：
      • 使用新的电机库，可以设置速度变化波动为80%(PLL) ,或400%(Cordic)。
      • 这种情况下需要增加反向电动势幅度与估算速度一致性的检查。
      • 更改速度/扭矩的爬升率：根据实际负载和转子的惯性等情况，让加速度更加柔和，防止突然加速导致对反向电动势估算的扰动。