ZHDU069 March   2026 MSPM0G1507 , MSPM0G1519 , MSPM0G3507 , MSPM0G3519

 

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  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1 简介
  5. 2 电机控制理论
    1. 2.1 BLDC 电机基础知识
    2. 2.2 数学模型和 FOC 结构
    3. 2.3 无传感器场定向控制
      1. 2.3.1 FOC 基础知识
      2. 2.3.2 增强型滑模观测器
      3. 2.3.3 有限差分 BEMF 估算器
      4. 2.3.4 转子位置和转速估算
  6. 3 MSP FOC 系统
    1. 3.1 设计资源
    2. 3.2 FOC 特性概述
    3. 3.3 FOC 基准
  7. 4 MSP FOC 硬件
    1. 4.1 PWM 引脚配置
    2. 4.2 ADC 引脚配置
      1. 4.2.1 直流总线电压
      2. 4.2.2 电机相电压
      3. 4.2.3 电机相电流
        1. 4.2.3.1 单分流器电流检测
        2. 4.2.3.2 双或三分流器电流检测
        3. 4.2.3.3 采用同步采样的三分流器电流检测
    3. 4.3 故障引脚配置
    4. 4.4 霍尔 GPIO 引脚配置
    5. 4.5 GPIO 引脚配置
    6. 4.6 SPI 引脚配置
    7. 4.7 UART 引脚配置
    8. 4.8 评估板的外部连接
  8. 5 MSP FOC 软件
    1. 5.1 工程结构
    2. 5.2 软件概述
      1. 5.2.1 应用层
        1. 5.2.1.1 FOC 库
        2. 5.2.1.2 电机控制应用
        3. 5.2.1.3 主应用程序
      2. 5.2.2 HAL 层
        1. 5.2.2.1 栅极驱动器接口
        2. 5.2.2.2 电流检测电路
        3. 5.2.2.3 硬件接口
        4. 5.2.2.4 通信接口
      3. 5.2.3 MSPM0 Driverlib 层
    3. 5.3 寄存器映射（无传感器 FOC）
      1. 5.3.1 用户控制寄存器（基址 = 0x20200400h）
        1. 5.3.1.1 速度控制寄存器（偏移 = 0h）[复位 = 00000000h]
        2. 5.3.1.2 算法调试控制 1 寄存器（偏移 = 4h）[复位 = 00000000h]
        3. 5.3.1.3 算法调试控制 2 寄存器（偏移 = 8h）[复位 = 00000000h]
        4. 5.3.1.4 算法调试控制 3 寄存器（偏移 = Ch）[复位 = 00000000h]
        5. 5.3.1.5 DAC 配置寄存器（偏移 = 10h）[复位 = 00000000h]
      2. 5.3.2 用户输入寄存器（基址 = 0x20200000h）
        1. 5.3.2.1  SYSTEM_PARAMETERS（偏移 = 0h）
        2. 5.3.2.2  MOTOR_STARTUP1 寄存器（偏移 = 3Ch）[复位 = 00000000h]
        3. 5.3.2.3  MOTOR_STARTUP2 寄存器（偏移 = 40h）[复位 = 00000000h]
        4. 5.3.2.4  CLOSED_LOOP1 寄存器（偏移 = 44h）[复位 = 00000000h]
        5. 5.3.2.5  CLOSED_LOOP2 寄存器（偏移 = 48h）[复位 = 00000000h]
        6. 5.3.2.6  FIELD_CTRL 寄存器（偏移 = 4Ch）[复位 = 00000000h]
        7. 5.3.2.7  FAULT_CONFIG1 寄存器（偏移 = 50h）[复位 = 00000000h]
        8. 5.3.2.8  FAULT_CONFIG2 寄存器（偏移 = 54h）[复位 = 00000000h]
        9. 5.3.2.9  MISC_ALGO 寄存器（偏移 = 58h）[复位 = 00000000h]
        10. 5.3.2.10 PIN_CONFIG 寄存器（偏移 = 5Ch）[复位 = 00000000h]
        11. 5.3.2.11 PERI_CONFIG 寄存器（偏移 = 60h）[复位 = 00000000h]
      3. 5.3.3 用户状态寄存器（基址 = 0x20200430h）
  9. 6 快速入门指南
    1. 6.1 CCS IDE
      1. 6.1.1 工程设置
      2. 6.1.2 工程调试
    2. 6.2 GUI
  10. 7 电机调优指南
    1. 7.1 硬件板参数
      1. 7.1.1 基极电压 (V)
      2. 7.1.2 基极电流 (A)
    2. 7.2 电机参数
      1. 7.2.1 电机相电阻 (mΩ)
      2. 7.2.2 电机相电感 (μH)
      3. 7.2.3 IPMSM 电机的凸极
      4. 7.2.4 电机极点对
      5. 7.2.5 电机 BEMF 常数 (mV/Hz)
      6. 7.2.6 最大电机频率 (Hz)
      7. 7.2.7 最大电机功率 (W)
    3. 7.3 控制环路参数
      1. 7.3.1 速度/功率环路
      2. 7.3.2 电流环路
    4. 7.4 霍尔角度表
      1. 7.4.1 霍尔校准
      2. 7.4.2 寄存器表
    5. 7.5 旋转电机 (LVBLDC)
    6. 7.6 旋转带霍尔传感器的电机
    7. 7.7 调优电机 (LVBLDC)
      1. 7.7.1 基本调优
        1. 7.7.1.1  启动模式
          1. 7.7.1.1.1 对齐模式
            1. 7.7.1.1.1.1 电流环路中的强制对齐模式
            2. 7.7.1.1.1.2 PWM 环路中的强制对齐模式
          2. 7.7.1.1.2 双对齐模式
          3. 7.7.1.1.3 初始位置检测 (IPD) 模式
            1. 7.7.1.1.3.1 高分辨率 IPD
          4. 7.7.1.1.4 慢速首循环 (SFC) 模式
        2. 7.7.1.2  开环模式
          1. 7.7.1.2.1 自动转换
          2. 7.7.1.2.2 强制开环模式
        3. 7.7.1.3  从开环转换到闭环
        4. 7.7.1.4  闭环模式
          1. 7.7.1.4.1 调优控制参数
          2. 7.7.1.4.2 调优 PI 参数
        5. 7.7.1.5  停止模式
          1. 7.7.1.5.1 滑行（高阻态）模式
          2. 7.7.1.5.2 主动降速模式
          3. 7.7.1.5.3 制动模式
            1. 7.7.1.5.3.1 低侧制动
            2. 7.7.1.5.3.2 对齐制动
        6. 7.7.1.6  故障处理
          1. 7.7.1.6.1 MOTOR_STALL
            1. 7.7.1.6.1.1 ABN_SPEED_FAULT
            2. 7.7.1.6.1.2 ABN_BEMF_FAULT
            3. 7.7.1.6.1.3 NO_MOTOR_FAULT
          2. 7.7.1.6.2 VOLTAGE_OUT_OF_BOUNDS
          3. 7.7.1.6.3 LOAD_STALL
          4. 7.7.1.6.4 HARDWARE_OVER_CURRENT
          5. 7.7.1.6.5 HV_DIE
        7. 7.7.1.7  电机旋转方向
        8. 7.7.1.8  PWM 配置
          1. 7.7.1.8.1 PWM 频率
          2. 7.7.1.8.2 PWM 死区时间
        9. 7.7.1.9  FOC 环路频率
        10. 7.7.1.10 用于基本调优的硬代码
      2. 7.7.2 高级调优
        1. 7.7.2.1 控制模式设置
          1. 7.7.2.1.1 闭环速度控制模式
          2. 7.7.2.1.2 闭环功率控制模式
          3. 7.7.2.1.3 闭环扭矩控制模式
          4. 7.7.2.1.4 开环电压控制模式
            1. 7.7.2.1.4.1 超前角控制
        2. 7.7.2.2 每安培最大扭矩 (MTPA) 控制
        3. 7.7.2.3 弱磁控制 (FWC)
        4. 7.7.2.4 死区时间补偿
        5. 7.7.2.5 PWM 生成模式
        6. 7.7.2.6 过调制模式
        7. 7.7.2.7 初始速度检测 (ISD) 模式
          1. 7.7.2.7.1 电机重新同步
          2. 7.7.2.7.2 反向驱动
          3. 7.7.2.7.3 快速 ISD
        8. 7.7.2.8 防电压浪涌
    8. 7.8 覆盖用户输入寄存器表
  11. 8 硬件迁移指南
    1. 8.1 硬件层概述
    2. 8.2 栅极驱动器模块
      1. 8.2.1 选择参考工程
      2. 8.2.2 修改预定义符号
      3. 8.2.3 添加自定义源文件
        1. 8.2.3.1 栅极驱动器通信文件夹
        2. 8.2.3.2 HAL 层文件
      4. 8.2.4 添加自定义通信接口
      5. 8.2.5 覆盖默认宏定义
        1. 8.2.5.1 main.h 文件
          1. 8.2.5.1.1 电流检测路径中的延迟分量
        2. 8.2.5.2 gateDriver.h 文件
    3. 8.3 MCU 外设配置
      1. 8.3.1 PWM 模块
        1. 8.3.1.1 用于 PWM 输出的不同引脚
        2. 8.3.1.2 用于 PWM 故障输入的不同引脚
        3. 8.3.1.3 与 PWM 输出通道的不同映射
      2. 8.3.2 ADC 模块
        1. 8.3.2.1 电流检测类型
        2. 8.3.2.2 电流检测方法
          1. 8.3.2.2.1 三分流器配置
          2. 8.3.2.2.2 采用同步采样的三分流器配置
          3. 8.3.2.2.3 双分流器配置
          4. 8.3.2.2.4 单分流器配置
        3. 8.3.2.3 CSA 偏移比例因子
        4. 8.3.2.4 通道映射
          1. 8.3.2.4.1 相电流通道
            1. 8.3.2.4.1.1 三分流器配置
            2. 8.3.2.4.1.2 双分流器配置
            3. 8.3.2.4.1.3 单分流器配置
          2. 8.3.2.4.2 总线电压通道
          3. 8.3.2.4.3 相电压通道
        5. 8.3.2.5 触发模式
          1. 8.3.2.5.1 三或双分流器配置
          2. 8.3.2.5.2 单分流器配置
      3. 8.3.3 GPIO 引脚
      4. 8.3.4 HALL 模块
      5. 8.3.5 UART 模块
      6. 8.3.6 DAC12 模块
      7. 8.3.7 IPD 模块（捕获计时器）
    4. 8.4 自定义板验证
  12. 9 常见问题解答 (FAQ)
    1. 9.1 MSPM0 无法连接
    2. 9.2 以硬编码形式启动电机
    3. 9.3 减少 1 个用于同步采样的 ADC 引脚
    4. 9.4 调优实时控制参数
    5. 9.5 跟踪实时变量
      1. 9.5.1 DAC12 输出
      2. 9.5.2 J-Scope 工具
  13. 10总结
  14. 11参考资料
  15. 12修订历史记录

2.3 无传感器场定向控制

在与家用电器类似的应用中，机械传感器会增加成本、影响可靠性并增加维护工作量。通常，在不要求以超低速度运行的应用中，会采用基于无传感器的转子位置估算方法来高效驱动电机。

为了使用无传感器方法检测转子位置，我们使用多种方法来估算电机的 BEMF，并且根据转子速度和角度进行了近似计算。滑模观测器 (SMO) 因其各种吸引人的特性（包括可靠性、所需的性能和针对系统参数变化的稳健性）而被广泛使用。

有限差分 BEMF 估算 (FD-BEMF) 方法也用于观测转子位置（仅限通用 FOC）。FD-BEMF 是基于简单公式的 BEMF 估算，没有用于 BEMF 的滑动模式控制器和滤波器，这消除了 Kslide 调优和滤波器调优工作，但 BEMF 容易产生噪声，并可能产生稳定性问题。

这两种方法得出的估算 BEMF 均用于使用 PLL 方法进行转子位置跟踪，如图 2-4 下。

转子角度观测器方框图图 2-4 转子角度观测器方框图