HPM_MCL是先楫半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)的支持基于傳感器的電機(jī)控制應(yīng)用和無(wú)傳感器的電機(jī)控制應(yīng)用的電機(jī)控制庫(kù)。對(duì)于如何使用先楫電機(jī)庫(kù)，各位可能會(huì)有一些疑問(wèn)，所以開(kāi)此專(zhuān)欄，介紹先楫電機(jī)庫(kù)的使用方法。

開(kāi) 篇

整個(gè)專(zhuān)題我們主要以使用為主，過(guò)程中穿插講述一下基本的概念，方便新入門(mén)的同學(xué)閱讀，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)比較了解的同學(xué)可以跳過(guò)這一部分。我們會(huì)按照有感foc，無(wú)感foc，硬件電流環(huán)這樣的順序來(lái)進(jìn)行。過(guò)程中大家對(duì)哪個(gè)部分有興趣可以留言，我們可以詳細(xì)展開(kāi)聊聊。文章中如有疏漏部分，歡迎大家及時(shí)指正。

先楫電機(jī)庫(kù)支持特性

FOC

6-step

電流環(huán)路

速度環(huán)路

位置環(huán)路

硬件電流環(huán)路

DQ軸解耦

死區(qū)補(bǔ)償

角度補(bǔ)償

無(wú)傳感器滑模

無(wú)傳感器過(guò)零

無(wú)傳感器高頻注入

步進(jìn)電機(jī)矢量控制

FOC（Field Oriented Control，場(chǎng)定向控制）

FOC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

FOC能夠優(yōu)化電機(jī)的運(yùn)行，降低能耗，提高效率。

通過(guò)精確控制電流，可以實(shí)現(xiàn)平滑且快速的扭矩響應(yīng)。

低噪音和振動(dòng)。

主要由如下幾個(gè)部分組成：

1.坐標(biāo)變換

三相電流abc到dq變換：電機(jī)的三相定子電流（a、b、c）在靜止坐標(biāo)系下，通過(guò)Clark變換（從三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系αβ）和Park變換（從兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq），被轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流分量（d、q）。其中d軸電流對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁電流，q軸電流對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩電流。

2.dq坐標(biāo)系的目的

在dq坐標(biāo)系中，通過(guò)獨(dú)立控制d軸和q軸電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)磁通和轉(zhuǎn)矩的獨(dú)立調(diào)節(jié)。通常，d軸電流被設(shè)定為零或維持在一個(gè)恒定值，以減少銅損，而q軸電流則根據(jù)所需的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整。

3.位置

為了準(zhǔn)確地控制電機(jī)，需要知道轉(zhuǎn)子的位置?？梢酝ㄟ^(guò)編碼器、霍爾效應(yīng)傳感器或其他傳感器提供，或者在無(wú)傳感器FOC中，通過(guò)估算算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.SVPWM

SVPWM是功率開(kāi)關(guān)元件組成的特定開(kāi)關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形。他的電壓波形是馬鞍波的形式。

根據(jù)FOC算法計(jì)算出的參考電壓矢量，并判斷所在扇區(qū)。

計(jì)算矢量作用時(shí)間。

計(jì)算橋臂導(dǎo)通時(shí)間。

先楫電機(jī)庫(kù)的FOC部分整體框架

如下圖simulink模型所示：

使用的公式如下：

? Clark變換

? Park變換

? invPark變換

我們?cè)谶@一章節(jié)中只是拋出最終結(jié)果來(lái)使用，SVPWM部分后邊會(huì)有專(zhuān)門(mén)的章節(jié)展開(kāi)來(lái)講。

使用官方提供的DEMO

作為先楫電機(jī)庫(kù)使用入門(mén)的第一個(gè)章節(jié)，我們主要介紹如何快速使用官方提供的demo驅(qū)動(dòng)一個(gè)永磁同步電機(jī)。這一節(jié)主要進(jìn)行有感控制，使用bldc_foc例程來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。該例程支持了上文提到的如下特性：

FOC

電流環(huán)路

速度環(huán)路

位置環(huán)路

硬件電流環(huán)路

死區(qū)補(bǔ)償

角度補(bǔ)償

DQ軸解耦

準(zhǔn) 備

要運(yùn)行一個(gè)電機(jī)demo需要準(zhǔn)備一些外圍設(shè)備，下面會(huì)列出具體的設(shè)備和要求，方便用戶(hù)自行購(gòu)買(mǎi)相關(guān)設(shè)備。同時(shí)建議本次入門(mén)內(nèi)容最好使用官方推薦的設(shè)備。

開(kāi)發(fā)板

大部分的先楫開(kāi)發(fā)板都支持電機(jī)接口，下面列出具體型號(hào)

HPM6750evk

HPM6750evk2

HPM6750evkmini
（注意：此開(kāi)發(fā)板應(yīng)當(dāng)搭配一個(gè)轉(zhuǎn)接板才能使用，型號(hào)為HPM6750EVKMINI-TO-Motor Rev.A）

HPM6300evk

HPM6200evk

HPM5300evk

HPM6e00evk

電機(jī)驅(qū)動(dòng)板

先楫半導(dǎo)體提供了電機(jī)驅(qū)動(dòng)板型號(hào)為 DRV-LV50A_MP1907，用戶(hù)也可以根據(jù)引腳定義設(shè)計(jì)自己的驅(qū)動(dòng)板，只要符合如下的引腳定義即可。

如果使用官方提供的驅(qū)動(dòng)板，需要關(guān)心如下幾個(gè)插針的連接情況：

J10 需要使用跳冒連接

J6、J7、J12用來(lái)選擇給到電機(jī)接口2、4、6引腳的信號(hào)是電壓值還是hall傳感器的值，我們進(jìn)行有傳感器操作時(shí)，需要把J6、J7、J12連接到HU、HV、HW。我們本次使用的demo不使用hall傳感器，所以無(wú)論如何連接均可。

電 機(jī)

先楫半導(dǎo)體使用的電機(jī)型號(hào)為雷賽智能 BLM57070-1000，其他型號(hào)電機(jī)需要滿(mǎn)足如下特性，如果不滿(mǎn)足這些特性可能需要修改代碼，但是如果電機(jī)缺少一些特性則可能導(dǎo)致某些依賴(lài)這些特性的demo無(wú)法使用。

永磁同步電機(jī)

極對(duì)數(shù)為2

輸入電壓24V

帶有ABZ編碼器，差分信號(hào)輸出，1000線

帶有HALL傳感器，60度角度差

電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板之間使用DP-15接口，不是此接口的電機(jī)需要飛線連接，接口定義如下：

電 源

一個(gè)24V的穩(wěn)壓電源，提供的電流根據(jù)電機(jī)決定，先楫官方使用的電機(jī)需要可以提供3A電流的電源。

操 作

以官方使用的開(kāi)發(fā)板、驅(qū)動(dòng)板和電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。

連接開(kāi)發(fā)板到電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，連接電機(jī)到電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，連接電源到電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，不要給24V上電。下圖是6750evkmini連接后的樣子：

注意一些特殊的開(kāi)發(fā)板，在開(kāi)發(fā)板和電機(jī)demo的readme也會(huì)描述這種情況：

- hpm6750evk需要通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)選擇pwm為輸出模式。

- 如果開(kāi)發(fā)板的參考電壓是通過(guò)跳冒選擇的，需要確認(rèn)有一個(gè)參考電壓被選擇。

對(duì)于和6E00EVK這種類(lèi)似的引腳較多的開(kāi)發(fā)板，應(yīng)該確認(rèn)好絲印和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板一致后插入：

按下圖所示編譯foc程序

使用segger ide編譯程序并燒錄到MCU，注意Boot Pin的配置，此時(shí)程序會(huì)停在main函數(shù)入口

上電24V電源，電源電流不會(huì)超過(guò) 100ma,如果超過(guò)這個(gè)電流，請(qǐng)檢查線路是否短路

此時(shí)運(yùn)行程序，電機(jī)會(huì)先抖動(dòng)一下，進(jìn)行傳感器的對(duì)中操作，因?yàn)椴捎猛蟿?dòng)的方式進(jìn)行，所以此時(shí)不要給電機(jī)施加過(guò)大負(fù)載，大約1s后完成操作，電機(jī)以20r/s的速度運(yùn)行。

此時(shí)串口會(huì)有如下輸出

Location mode 是位置模式，也就是會(huì)使能位置環(huán)路
Speed mode 是速度模式，僅使能速度環(huán)路

如果選擇速度模式，可以在40r/s - -40r/s之間調(diào)整速度大小，支持小數(shù)輸入。

如果選擇位置模式， 輸入為整數(shù)，最大支持32bit的數(shù)據(jù)，4000代表電機(jī)正轉(zhuǎn)1圈，8000為正轉(zhuǎn)兩圈，-4000為電機(jī)反轉(zhuǎn)1圈，-8000為反轉(zhuǎn)2圈。

結(jié) 語(yǔ)

本文我們首先了解了一下foc控制的基本原理，然后介紹了如何使用先楫官方demo控制一個(gè)永磁同步電機(jī)。

下一篇文章我們會(huì)介紹

一個(gè)特性和官方電機(jī)不同的永磁同步電機(jī)在修改了哪些代碼和配置信息后可以把這個(gè)電機(jī)運(yùn)行起來(lái)。

展開(kāi)闡述SVPWM是如何實(shí)現(xiàn)的，以及它和SPWM的區(qū)別。