永磁同步电机的调试方法及详细步骤
本文档介绍了使用 单电阻foc 算法实现永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)调整所需的步骤和设置。由于不同电机存在参数差异，因此需针对不同的电机和负载对该算法进行调整。该电机库已经在在落地扇和空净等风机应用上测试验证。
1低压12vdc,24vdc开发板
电动驱动开发板
2调试方法及工具
2.1调试工具
通用工具：电源(直流电源、交流隔离电源)。
测试工具：万用表、数字电桥、示波器、电流探头。
仿真工具：jlink pro。
软件工具：j-scope。
3调试步骤
3.1硬件测试
1). 母线电压测量
2). mcu供电电压测量
3). 驱动芯片供电电压12v测量
4). pwm例程输出测试pwm输出信号是否正常
5). 测试运放、adc采样口电压是否正常
3.1.1芯片电源电压
1). 芯片电电源电压：万用表测试电源5v对gnd是否正常。
2). 并用示波器观测电源的纹波是否符合标准。
3.1.2运放端电压
1). 万用表测试运放端电压是否为adc参考电压的1/2;
2).观察程序电流基准部分的值是否为2048(mcu的ad为12位，满量程是4096，代表ad参考电压的电压值)附近。
3.1.3uvw三相输出
1).为验证mcu输出和功率器件，需测试u、v、w三相输出是否正常。
2).不接电机，让程序输出固定占空比。
3).如若没有输出，可能原因：hvic或mos异常、芯片异常。
3.1.4电压基准
foc的svpwm模块中需采集母线电压进行计算，在高低压应用中，因电源电压与mcu的adc最大采样电压不等，需根据实际情况将母线电压用分压方式来处理。
3.1.5电流基准
根据硬件板上的采样电阻rsample，运放放大倍数amp，mcu的adc参考电压vs，可计算电流基准、最大采样电流、最小采样电流。一般设计电机运行最大电流在1/2的最大采样电流左右。
在调节过程中，电机的电流不能超过最大采样电流，也不能小于最小采样电流。若出现超出情况，需根据实际情况重新配置采样电阻和运放放大倍数。
3.2电机参数测量
3.2.1电机极对数mt_pole_pairs
电机的极对数可从电机规范表中获取。也可通过以恒定的转速驱动电机(例如使用另一台电机拖动)并测量反电动势的频率获得，也可以通过快速的将转子转动一周，观察示波器上出现线电压峰值出现的次数即为电机的极数。使用测量得到的频率值，经过公式 1-1 的计算即可得出极对数。
3.2.2相电阻和相电感
电机的相电阻和相电感的测量方法如下：
• 相电阻 —— 用万用表测量永磁同步电机两相绕组间的直流电阻值。将测得的电阻值代入下列公式：mt_phase_r = 电阻测量值/2
• 相电感 —— 使用 lcr 表测量永磁同步电机 10 khz 时两相绕组间的电感。将所测得的电感值代入下面的公式：mt_phase_l = 电感测量值/2
3.3配置电机硬件板参数
驱动板硬件配置在related_parameter_config.h中。硬件设计时，我们建议参考我们的demo板或参考设计配置电机驱动使用的pwm、ad等资源。如设计时有所改动，需按以下指引重新配置。
3.3.1
1) pwm配置
mcu的各个引脚功能是复用的，需要进行配置才能进行使用。上图中就是对驱动电路中的三路pwm进行配置，需要按电路设计图一一对应，并按照mcu的软件库定义进行相应配置。
开或关闭芯片的内部运放，根据电路设计进行配置。
3.3.1
2) ad配置
电流采样参数
硬件参数：opa_i_r1、 opa_i_r2 以及 vdd 都位于 related_parameter_config.h
文件中，其中opa_i_rs表示电流检测电阻，vdd表示ad转换的参考电压。该文件中的参数根据硬件设计不同而有所变化。
运 算 放 大 器 用 来 放 大 电 流 检 测 信 号。用 户 应 根 据 硬 件 设 定 放 大 器 增 益 值，为related_parameter_config.h文件中的opa_gain值，增益=内部运放选定增益10k/r22=10。
3.3.1
3) 母线电压分压参数
#define divid_resist_r1 10
#define divid_resist_r2 100
3.3.2
调速接口
pwm调速
3.4电机性能参数配置
3.4.1
1) 开关频率配置
如下设定pwm频率为16khz,死区时间设定50个时钟周期，pwm
3.4.2电机基本参数设置
电机参数：
mt_phase_l
mt_phase_rmt_pole_pairs
mt_volt_rated和mt_power_rated、
mt_spd_max
都位于related_parameter_config.h文件中。
电机参数依赖于电机的规范，当测试不同的电机时，应当更新电机参数值。电机参数的设置如下所示。
3.4.3启动参数设置
3.4.4电机基本参数设置
最高转速set_speedmax为规格要求达到的转速，实际设定的最高转速可以比要求高;
最低转速set_speedmin：调速需要的最低转速，风扇的要求一般在100-200rpm之间。
3.4.4
1) 初始位置检测
预定位在related_parameter_config.h文件:
3.5驱动器性能参数配置调试
3.5.1
1) 位置环调试
3.5.1
2) 电流环调试
电流环pi参数调节
3.6性能参数测试优化
4申明
本文档中的信息仅是为了让系统和软件 实施者能够使用 synwit 产品而提供。本文 档并未授予任何明示或默示的许可权以根据 本文档中的信息来设计或制造任何集成电路。synwit 保留更改本文档所述任何产品 的权利，恕不另行通知。synwit 不保证其产 品适合任何特定用途，不承担任何因为应用或 使用任何产品或电路而引起的责任，明确否认 任何及所有责任，包括但不限于附带或间接损 害赔偿。synwit 数据手册和/或技术规格中 可能会提供“典型值”参数，这些参数因应用 而异，实际性能可能会随时间而改变。所有工 作参数，包括“典型值”，都必须由客户的技 术专家针对各种具体应用进行验证。
原文标题：单电阻foc算法实现永磁同步电机的调整步骤和设置
文章出处：【微信公众号：华芯微特32位mcu】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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通用工具：电源(直流电源、交流隔离电源)。
测试工具：万用表、数字电桥、示波器、电流探头。
仿真工具：jlink pro。
软件工具：j-scope。
3调试步骤
3.1硬件测试
1). 母线电压测量
2). mcu供电电压测量
3). 驱动芯片供电电压12v测量
4). pwm例程输出测试pwm输出信号是否正常
5). 测试运放、adc采样口电压是否正常
3.1.1芯片电源电压
1). 芯片电电源电压：万用表测试电源5v对gnd是否正常。
2). 并用示波器观测电源的纹波是否符合标准。
3.1.2运放端电压
1). 万用表测试运放端电压是否为adc参考电压的1/2;
2).观察程序电流基准部分的值是否为2048(mcu的ad为12位，满量程是4096，代表ad参考电压的电压值)附近。
3.1.3uvw三相输出
1).为验证mcu输出和功率器件，需测试u、v、w三相输出是否正常。
2).不接电机，让程序输出固定占空比。
3).如若没有输出，可能原因：hvic或mos异常、芯片异常。
3.1.4电压基准
foc的svpwm模块中需采集母线电压进行计算，在高低压应用中，因电源电压与mcu的adc最大采样电压不等，需根据实际情况将母线电压用分压方式来处理。
3.1.5电流基准
根据硬件板上的采样电阻rsample，运放放大倍数amp，mcu的adc参考电压vs，可计算电流基准、最大采样电流、最小采样电流。一般设计电机运行最大电流在1/2的最大采样电流左右。
在调节过程中，电机的电流不能超过最大采样电流，也不能小于最小采样电流。若出现超出情况，需根据实际情况重新配置采样电阻和运放放大倍数。
3.2电机参数测量
3.2.1电机极对数mt_pole_pairs
电机的极对数可从电机规范表中获取。也可通过以恒定的转速驱动电机(例如使用另一台电机拖动)并测量反电动势的频率获得，也可以通过快速的将转子转动一周，观察示波器上出现线电压峰值出现的次数即为电机的极数。使用测量得到的频率值，经过公式 1-1 的计算即可得出极对数。
3.2.2相电阻和相电感
电机的相电阻和相电感的测量方法如下：
• 相电阻 —— 用万用表测量永磁同步电机两相绕组间的直流电阻值。将测得的电阻值代入下列公式：mt_phase_r = 电阻测量值/2
• 相电感 —— 使用 lcr 表测量永磁同步电机 10 khz 时两相绕组间的电感。将所测得的电感值代入下面的公式：mt_phase_l = 电感测量值/2
3.3配置电机硬件板参数
驱动板硬件配置在related_parameter_config.h中。硬件设计时，我们建议参考我们的demo板或参考设计配置电机驱动使用的pwm、ad等资源。如设计时有所改动，需按以下指引重新配置。
3.3.1
1) pwm配置
mcu的各个引脚功能是复用的，需要进行配置才能进行使用。上图中就是对驱动电路中的三路pwm进行配置，需要按电路设计图一一对应，并按照mcu的软件库定义进行相应配置。
开或关闭芯片的内部运放，根据电路设计进行配置。
3.3.1
2) ad配置
电流采样参数
硬件参数：opa_i_r1、 opa_i_r2 以及 vdd 都位于 related_parameter_config.h
文件中，其中opa_i_rs表示电流检测电阻，vdd表示ad转换的参考电压。该文件中的参数根据硬件设计不同而有所变化。
运 算 放 大 器 用 来 放 大 电 流 检 测 信 号。用 户 应 根 据 硬 件 设 定 放 大 器 增 益 值，为related_parameter_config.h文件中的opa_gain值，增益=内部运放选定增益10k/r22=10。
3.3.1
3) 母线电压分压参数
#define divid_resist_r1 10
#define divid_resist_r2 100
3.3.2
调速接口
pwm调速
3.4电机性能参数配置
3.4.1
1) 开关频率配置
如下设定pwm频率为16khz,死区时间设定50个时钟周期，pwm
3.4.2电机基本参数设置
电机参数：
mt_phase_l
mt_phase_rmt_pole_pairs
mt_volt_rated和mt_power_rated、
mt_spd_max
都位于related_parameter_config.h文件中。
电机参数依赖于电机的规范，当测试不同的电机时，应当更新电机参数值。电机参数的设置如下所示。
3.4.3启动参数设置
3.4.4电机基本参数设置
最高转速set_speedmax为规格要求达到的转速，实际设定的最高转速可以比要求高;
最低转速set_speedmin：调速需要的最低转速，风扇的要求一般在100-200rpm之间。
3.4.4
1) 初始位置检测
预定位在related_parameter_config.h文件:
3.5驱动器性能参数配置调试
3.5.1
1) 位置环调试
3.5.1
2) 电流环调试
电流环pi参数调节
3.6性能参数测试优化
4申明
本文档中的信息仅是为了让系统和软件 实施者能够使用 synwit 产品而提供。本文 档并未授予任何明示或默示的许可权以根据 本文档中的信息来设计或制造任何集成电路。synwit 保留更改本文档所述任何产品 的权利，恕不另行通知。synwit 不保证其产 品适合任何特定用途，不承担任何因为应用或 使用任何产品或电路而引起的责任，明确否认 任何及所有责任，包括但不限于附带或间接损 害赔偿。synwit 数据手册和/或技术规格中 可能会提供“典型值”参数，这些参数因应用 而异，实际性能可能会随时间而改变。所有工 作参数，包括“典型值”，都必须由客户的技 术专家针对各种具体应用进行验证。
原文标题：单电阻foc算法实现永磁同步电机的调整步骤和设置
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