ZHCUCE8B October   2024  – March 2025 MSPM0G3507

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2硬件设置
    1. 2.1  EVM 硬件设置
      1. 2.1.1 EVM 硬件支持
    2. 2.2  PWM 输出的引脚配置
    3. 2.3  ADC 电流的引脚配置
    4. 2.4  ADC 电压的引脚配置
    5. 2.5  通过 GPIO 进行霍尔传感器输入的引脚配置
    6. 2.6  有关故障的引脚配置
    7. 2.7  GPIO 输出功能的引脚配置
    8. 2.8  SPI 通信的引脚配置
    9. 2.9  UART 通信的引脚配置
    10. 2.10 评估板的外部连接
  6. 3软件设置
  7. 4GUI 设置
    1. 4.1 串行端口配置
    2. 4.2 GUI 主页
      1. 4.2.1 系统配置
      2. 4.2.2 寄存器映射
      3. 4.2.3 电机调优页面
      4. 4.2.4 配套资料页面
  8. 5寄存器映射
    1. 5.1 GUI 中的寄存器映射页面
    2. 5.2 用户控制寄存器（基址 = 0x20200400h）
      1. 5.2.1 速度控制寄存器（偏移 = 0h）[复位 = 00000000h]
      2. 5.2.2 算法调试控制 1 寄存器（偏移 = 4h）[复位 = 00000000h]
      3. 5.2.3 算法调试控制 2 寄存器（偏移 = 8h）[复位 = 00000000h]
      4. 5.2.4 算法调试控制 3 寄存器（偏移 = Ch）[复位 = 00000000h]
      5. 5.2.5 DAC 配置寄存器（偏移 = 10h）[复位 = 00000000h]
    3. 5.3 用户输入寄存器（基址 = 0x20200000h）
      1. 5.3.1  SYSTEM_PARAMETERS（偏移 = 0h）
      2. 5.3.2  MOTOR_STARTUP1 寄存器（偏移 = 3Ch）[复位 = 00000000h]
      3. 5.3.3  MOTOR_STARTUP2 寄存器（偏移 = 40h）[复位 = 00000000h]
      4. 5.3.4  CLOSED_LOOP1 寄存器（偏移 = 44h）[复位 = 00000000h]
      5. 5.3.5  CLOSED_LOOP2 寄存器（偏移 = 48h）[复位 = 00000000h]
      6. 5.3.6  FIELD_CTRL 寄存器（偏移 = 4Ch）[复位 = 00000000h]
      7. 5.3.7  FAULT_CONFIG1 寄存器（偏移 = 50h）[复位 = 00000000h]
      8. 5.3.8  FAULT_CONFIG2 寄存器（偏移 = 54h）[复位 = 00000000h]
      9. 5.3.9  MISC_ALGO 寄存器（偏移 = 58h）[复位 = 00000000h]
      10. 5.3.10 PIN_CONFIG 寄存器（偏移 = 5Ch）[复位 = 00000000h]
      11. 5.3.11 PERI_CONFIG 寄存器（偏移 = 60h）[复位 = 00000000h]
    4. 5.4 用户状态寄存器（基址 = 0x20200430h）
  9. 6基本调优
    1. 6.1 系统配置参数
      1. 6.1.1 从 GUI 配置系统参数
      2. 6.1.2 通过 CCS 调试窗口更新系统参数
        1. 6.1.2.1 以毫欧 (mΩ) 为单位的电机电阻
        2. 6.1.2.2 以微亨 (μH) 为单位的电机电感
        3. 6.1.2.3 IPMSM 电机的凸极
        4. 6.1.2.4 电机 BEMF 常数
        5. 6.1.2.5 基极电压 (V)
        6. 6.1.2.6 基极电流 (A)
        7. 6.1.2.7 最大电机频率 (Hz)
        8. 6.1.2.8 最大电机功率 (W)
    2. 6.2 基本电机旋转的控制配置
      1. 6.2.1 霍尔传感器自动校准
        1. 6.2.1.1 通过 GUI 进行霍尔传感器校准
      2. 6.2.2 电机开环斜坡
      3. 6.2.3 针对闭环速度控制的 PI 控制器调优
        1. 6.2.3.1 电流控制器调优
        2. 6.2.3.2 速度/功率控制器调优
      4. 6.2.4 测试是否成功启动至闭环
    3. 6.3 故障处理
      1. 6.3.1 监控电源电压波动以防止电压越界故障
      2. 6.3.2 无电机故障 [NO_MTR]
      3. 6.3.3 霍尔无效故障
  10. 7高级调优
    1. 7.1 控制配置调优
      1. 7.1.1 控制运行模式
        1. 7.1.1.1 闭环扭矩控制模式
        2. 7.1.1.2 闭环功率控制模式
        3. 7.1.1.3 闭环速度控制模式
        4. 7.1.1.4 电压控制模式
      2. 7.1.2 快速停止电机
      3. 7.1.3 弱磁：以高于额定速度的速度运行电机
      4. 7.1.4 每安培最大扭矩：提高 IPMSM 电机的效率
      5. 7.1.5 在电机停止期间防止电源电压过冲。
      6. 7.1.6 保护电源
      7. 7.1.7 FOC 带宽选择
  11. 8硬件配置
    1. 8.1 方向配置
    2. 8.2 制动配置
    3. 8.3 Main.h 定义
      1. 8.3.1 检测放大器配置
      2. 8.3.2 驱动器传播延迟
      3. 8.3.3 驱动器最小导通时间
      4. 8.3.4 电流分流配置选择
        1. 8.3.4.1 三分流器配置
        2. 8.3.4.2 双分流器配置
      5. 8.3.5 CSA 偏移比例因子选择
    4. 8.4 实时变量跟踪
  12. 9修订历史记录

6.2.1 霍尔传感器自动校准

在基于霍尔传感器的 FOC 中，霍尔信号用于检测转子位置信息并高效驱动电机。FOC 应用需要三个数字霍尔输入，这些输入以电气方式相隔 60 度，并连接到 GPIO，作为馈送转子位置信息的输入。

对于给定的霍尔序列，用户需要参考 ISR.c 文件中的相位连接以 IQ27 P.U 格式适当地填入霍尔角度表，如图 6-5 所示。


霍尔角度表值

图 6-5 霍尔角度表值

通常，霍尔传感器的放置位置可能存在误差，电气位移可能小于或大于 60 度。霍尔位置中的任何误差都会导致产生扭矩纹波和非正弦电流。霍尔引脚序列对于电机相位连接也很重要，给定相位的驱动角取决于连接顺序。此信息通常可以在数据表中找到。

通过霍尔校准，用户不再需要参考数据表，并纠正了霍尔传感器的安装误差，从而改善了具有安装误差的电机中的电流波形。

上述霍尔角度表值可通过霍尔校准例程自动生成，如下所述：

校准例程：

  • Motor_Align：校准序列的第一步是将电机对齐到已知的转子角度。在此例程中，电机在用户输入电机启动 1 参数中设置的持续时间 calibAlignTime 内对齐到 CALIBRATION_ALIGN_ANGLE 宏。要配置足够的 calibAlignTime，以便在启动校准之前使电机对齐并停止移动。
  • Motor_Calib_Run：成功完成对齐步骤后，转子会以 CALIBRATION_ANGLE_STEP 宏中指定的角度进行微步进，并持续 calibRunTime（在用户输入电机启动 1 参数中设置）。电机在正向和反向旋转一个完整的机械周期（Pole_Pairs * 电气周期），以便计算平均霍尔角。
  • Motor_Calib_Complete：成功完成电机校准后，霍尔角度表中会生成前进和后退方向上每个霍尔状态转换的转子角度，分别为 hallAngleTableForward 和 hallAngleTableReverse。

以下是自动霍尔传感器校准应遵循的顺序：

  1. 配置和调整以下输入参数。
    • 在系统参数中配置电流环路 Kp 和 Ki 参数。
    • 按以下方式配置电机启动 1 参数，以便调整电机对齐和电机校准运行状态

      霍尔校准配置

      图 6-6 霍尔校准配置
      • CalibCurrLimit：校准期间强制 Id 电流
      • calibAlignTime：首次对齐时对 CALIBRATION_ALIGN_ANGLE 应用的时间（以毫秒为单位）。
      • calibRunTime：在微步进并以 HALL_CALIBRATION_STEP 步长扫描机械周期时应用的时间（以毫秒为单位）。
      • CurrRampRate：第一次对齐到 CALIBRATION_ALIGN_ANGLE 期间 Id 电流的斜升速率。
  2. 设置算法调试控制 2 寄存器中的霍尔传感器校准使能位，并将电机转速设置为非零值。

    霍尔校准使能

    图 6-7 霍尔校准使能
  3. 校准序列完成后，CalibState 更改为 HALL_CALIB_COMPLETE。

    霍尔校准完成

    电机控制应用变量中的霍尔角度表按如下方式进行更新。角度表默认为 Q27 格式。_IQ27(1.0) 对应于 360 度电气周期。

    图 6-8 霍尔校准完成

    生成霍尔角度表

    图 6-9 生成霍尔角度表
  4. 执行了令人满意的校准例程，以使电机在闭环运行时平滑旋转之后，用户可以将这些校准后的角度值存储在 ISR.c 中定义的 forwardHallIndexLUT 和 reverseHallIndexLUT 中。MCU 重新启动后，默认情况下会使用这些 LUT 中的值来使电机旋转。

    更新霍尔角度表

    图 6-10 更新霍尔角度表