账号:
密码:
最新动态
产业快讯
CTIMES / 文章 /
Microchip PMSM马达控制经验谈
 

【作者: 葛育中】2018年01月16日 星期二

浏览人次:【21719】

目前Microchip 的3.3V 70MIPS dsPIC33EP MC 系列是专门针对motor control所设计的MCU/DSP。以三相马达控制为例,从基本的BLDC 六步方波到Sensorless FOC (PMSM永磁同步 or AC感应)皆可轻松应付。若强调车用及安全功能,5V 且具有ECC (error codes correction)的dsPIC33EV系列则为首选。而PIC32MK MC 系列及SAM E/S7x 300MHz Cortex M7系列则非常适合高阶伺服马达控制应用,如高速高精度的工具机台。以下介绍会以较常见的三相永磁马达为主。


以控制法则来分,有BLDC六步方波驱动,可以是开回路或是速度闭环或速度及电流闭环控制。若要输出弦波有Sensorless FOC (Microchip Application notes AN1078, AN1292) 或开回路弦波控制(AN1017)。若要输出弦波电流,且马达启动时就有高负载,sensor-less FOC就比较不适合。此情形就必须在马达加上Hall IC 或编码器侦测马达转子位置,以便在马达堵转时也可输出高扭力,例如e-bike, e-scooter等。一般来说都会使用Hall IC。但根据经验,我们常遇到弦波控制时,Hall IC输出容易受马达动力线或PWM干扰,尤其是Hall 信号线常与motor UVW动力线做成同一条线时此情形更为常见,如图(一)红色圈所示,其中的noise会导致MCU多产生一次以上之Capture中断,如果是以中断读取Hall 信号来计算速度,此情况便会造成速度计算突波。



圖(一) PWM noise on Hall Signal


由于是用Hall 信号来预估SVPWM所需角度,速度计算的突波会使角度产生严重错误,使得FOC在做d-q电流控制时造成错误,又造成了马达相电流突波而使马达抖动。根据实验结果,利用Microchip dsPICR DSC在PWM与A/D同步触发下读取Hall 输入信号可大幅避免此问题产生并利用MPLAB X IDE的插件X2C Scope来检视是否有Hall信号读取错误。图二显示马达角度为一连续变化,而图三为Hall信号变化,都显示并无角度错误产生。图四为马达相电流波形。至于以Hall IC当作转子位置侦测的 FOC执行时间,Torque control only 为11.2uS, 若再加上speed control loop则共为14uS。以20KHz PWM的切换频率来说,分别只占了22.4%及28%的执行频宽以(基于70MIPS执行速度)。所以dsPIC还剩余非常充裕的时间执行其他通讯及house keeping 的工作。


最后一提的是,Microchip Harmony V2.03b 以上已提供sensorless FOC project 可于32-bit 120MIPS PIC32MK1024MCF100 + MCLV-2 demo borad上执行。该project提供完整的source codes包含FOC核心,如d-q轴转换,PID,SVPWM以及PLL 转子位置估测器等,并具备双精准度浮点运算器,可以执行马达控制的复杂数学运算,减少量化误差。例如位置控制应用中常会用来抑制震动的数位滤波器,S curve产生函数以及sensorless FOC里的位置估测器,降低许多定点DSP各个变量normalization的复杂度。



圖(二) 馬達轉子角度



圖(三) Hall 信號讀取



圖(四) Hall FOC 馬達相電流


更进一步的电机驱动与支援资讯如下,欢迎下载、阅读,并与我们经验丰富的设计团队联系。


  • Motor Control and Drive Design Center

  • Application notes

  • http://www.microchip.com/design-centers/motor-control-and-drive


    作者 葛育中 Microchip应用工程师


    相关文章
    Wi-Fi 7测试方兴未艾 量测软体扮演成功关键
    如何在AVR® MCU上选择计时器 (Timer)
    出囗管制风险下的石墨替代技术新视野
    用Arduino 打造机器人:循迹、弹钢琴、下棋都行!
    树莓派推出AI摄影机、新款显示器
    comments powered by Disqus
    相关讨论
      相关新闻
    » ST协助实现AIoT万物联网 遍布智慧化各领域应用
    » imec助推欧洲晶片法 2奈米晶片试验将获25亿欧元投资
    » SAP推商业AI 协助台湾企业加速营运转型升级
    » 丽台进驻双和生医园区推动智慧医院发展
    » 国科会TTA领科技新创征战Viva Tech 首度与大会合办晶创竞赛

    
    刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

    Copyright ©1999-2024 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3  v3.20.1.HK85Q9ZRMPMSTACUKX
    地址:台北数位产业园区(digiBlock Taipei) 103台北市大同区承德路三段287-2号A栋204室
    电话 (02)2585-5526 #0 转接至总机 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw