STM32 电机控制 SDK MCFW-6.4.1
用于构建驱动 STM32 的 PMSM 电机应用的软件开发套件
电机控制功能

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ST MC FW库提供了现场定向控制(FOC)和6-Step电机控制技术的实现。这使得它能够驱动永磁同步电机(PMSM)和无刷直流电机(BLDC)。FOC更适合PMSM,而6-Step技术则更适合BLDC电机。该固件可以驱动内置安装PMSM和表面安装PMSM。

ST电机控制固件库提供以下功能:

现场导向控制

  • SVPWMGenerate:
    • 可配置的PWM频率
    • 居中PWM模式类型。
  • 速度或扭矩控制模式:电机可以选择速度模式或扭矩模式。在任何时候(即使电机在旋转)都可以切换模式
  • 位置控制模式。位置控制适用于使用编码器进行速度和位置测量的电机控制应用(构建时间功能)。启用位置控制模式时,运行时无法切换扭矩或速度控制模式。更多细节请见此处)
  • 可编程速度和扭矩斜坡
  • 开环或闭环作
    • 闭环是默认的
    • 两种开环模式:
      • 开环电流:转子转速和位置无法控制(转速任意),电流被调节
      • 开环电压:无法控制转子转速和位置(转速任意),无电流调节(电压参考设置)
  • 运行时可以在开环和闭环之间切换
  • 相位电流感知
    • 隔离电流传感器(霍尔效应传感器)
    • 单分流电流检测——共用直流链路分流电阻
    • 三个并联电阻电流感应——三个电阻分别放置在三条逆变器支线的底部
  • 转子速度与位置反馈
    • 无传感器反电动势状态观测器配合PLL用于旋翼速度和角度估计
    • 无传感器的反电动势状态观察器配合CORDIC进行转子速度和角度估计;
    • 60°或120°位移的霍尔传感器解码(测量);
    • 正交编码器解码(测量);
    • 上述两种方法可同时用于任何一台电机:主电机和辅助电机。主管用于控制环路,另一台则是辅助。
  • 高度可配置的转速控制序列,适用于无传感器配置
  • 即时启动功能:无传感器算法能够检测电机是否已在启动前旋转,必要时跳过加速阶段(对风扇应用非常有用)
  • 电机制动策略
    • 耗散直流链路制动电阻处理;
    • 电机相位短路(可选硬件过流保护禁用);
    • 电机相位自由转动。
  • 弱磁算法以达到超过额定电机转速(可选)
  • 前馈高性能电流调节算法(可选)
  • 最大每安培扭矩(仅限I-PMSM,选装)
  • 不连续 PWM(可选)
  • 相电压产生时的过调(可选)
  • 实时调谐:
    • PI/PID 调节器参数;
    • 无传感器算法(观察者、Rev-up 程序);
    • 可选算法(前馈、弱磁、MTPA等);
    • 无传感器启动程序。

6-Step

  • 工作周期Generate:
    • 可配置的PWM频率
    • 边缘PWM模式类型。
  • 可编程速度坡道
  • 闭环作,实时调节PI/PID调节器参数
  • 转子转速与位置反馈:
    • 无传感器,带反电动势测量和零交叉检测
    • 使用霍尔传感器传感
  • 无传感器配置的启动控制
  • PWM开机时间下的反电动势检测能力
  • 两种速度控制模式:
    • 电压模式(PWM占空比的直接变化)
    • 电流模式(输出电流钳位)

STM32嵌入式模拟外设的使用

部分STM32系列嵌入模拟外设。运动控制图书馆在有需要时使用:

  • 支持可编程增益放大器(PGA)用于电流感测:
    • 三分流和单分流拓扑结构;
    • 内部或外部增益;
  • 对比较器在过流保护(OCP)模式下使用的支持:
    • 三分流和单分流拓扑结构;
    • 内部或外部阈值;

STM32专用硬件加速器的使用

部分STM32系列配备了硬件加速器。运动控制图书馆在有需要时使用:

  • ADC上下文队列(ST专利架构);
  • CCM(核心耦合存储器)内存;
  • 单分流拓扑的高级定时器结构(ST专利)。
  • 自适应实时加速器(ART加速器)
  • CORDIC(坐标旋转数字计算机算法)硬件加速器(仅适用于STM32G4xxx系列设备)

故障管理

  • 过流;
  • 过电压;
  • 低压;
  • 过热;
  • 速度反馈可靠性误差(仅FOC);
  • 算法执行超载。

其他特色

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