平头哥CDK助力中科昊芯HX2000系列芯片之双电机有感FOC控制系统专题（四）永磁电机双闭环FOC控制
v2.12.1,平头哥剑池集成开发环境（cdk）推出最新版。
自中科昊芯推出专题阐述hxs320f28034双电机有感foc控制系统实现以来，第一期主要分析了双电机有感foc控制原理，第二期着重分析了永磁bldc的霍尔位置开环控制，第三期着重分析了永磁bldc的双闭环调速，本期基于平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境（简称“cdk”）v2.12.1版本与hxs320f28034驱动一体板联合开发永磁pmsm的双闭环有感foc调速，永磁双闭环有感foc双电机协调控制内容将在下期展开。
pmsm双闭环有感foc原理如图1，系统给定转速n*与差分增量式编码器计算所得实际转速nfbk相比较，经速度pi运算得到q轴电流给定值iq*，采用id*=0控制，与霍尔电流采样得到三相实际电流ia,ib,ic，经clark与park变换所得d轴与q轴电流id,iq进行比较，经电流pi输出调节电压ud*,uq*，经反park变换得到调节电压uα*,uβ*，经空间矢量脉宽调制svpwm输出三路开关管切换时间tcm1,tcm2,tcm3，与三路pwm输出的三角载波相比较得到六路调制脉宽，驱动控制三相六桥臂mosfet逆变器通断，实现双闭环调速。
图1
依照上述原理，设计hxs320f28034 pmsm双闭环有感foc系统如图2，通过gpio按键控制电机使能与转速给定，转子位置与速度检测通过qep模块实现，电流采样通过adc模块实现，经双闭环pi调节输出pwm波的导通脉宽，从而实现电机调速。硬件连接如图3，图中的小黑色电路板为差分编码转换器，读者可根据需要自行采购。
图2
图3
系统所采用的软硬件开发环境详见《芯教程|平头哥cdk助力中科昊芯hx2000系列芯片之双电机有感foc控制系统专题（一）第一期：双电机有感foc控制原理》。
根据上述分析，基于cdk开发pmsm双闭环foc有感调速，代码包括：pwm、qep的外设gpio引脚配置、三路三相pwm波输出配置，qep初始化配置与差分编码器位置采样、转速与电角度计算、adc初始化配置与电流采样、pmsm斜坡启动编码器校正、pi调节算法、clark、park正逆变换、svpwm算法调制的epwm事件触发中断服务程序，主程序执行调用，其中svpwm算法调制的epwm事件触发中断服务程序代码为：
1.void interrupt epwm1_isr(void)2.{3. /*出于安全考虑，默认驱动板上电时封波，按下gpio7后，电机开始启动*/4. if(gpiodataregs.gpadat.bit.gpio7==0)5. {6. epwm_flag++;7. }8.9. /*判断启动脉冲信号是否产生，产生后电机开始启动*/10. if(epwm_flag!=0)11. {12. /*启动计时*/13. start_step++;14.15. /*扇区读取:用于获取确定的转子初始位置与对应的svpwm初始扇区*/16. sector_uvw();17.18. /*斜坡启动与调速：300rpm斜坡加速启动后调速，300个计数内完成启动*/19. if((speed_ref<300)&&(start_step<=300))20. {21. /*斜坡启动*/22. start_ramp();23. }24. else25. {26. /*调速*/27. speed_regulated();28. }29.30. /*转速闭环*/31. speed_loop();32. /*电流闭环*/33. current_loop();34.35. /*给定固定初始角度使电机转过最大反电势点，读取校正值=此时脉冲计数*/36. theta=theta_open;37.38. /*根据差分编码器的霍尔信号判断电机反电势是否处于最大值*/39. if(theta==na*_iq7(pi/3)+_iq7(pi/6))40. {41. iel_int++;42. }43. /*反电势最大时，切电角度闭环，使编码器零位与电机零位对齐，完成启动*/44. if(iel_int!=0)45. {46. /*计算电角度*/47. theta=freq*_iq7(2*pi);48. }49.50. /*两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系*/51. ipark();52.53. /*空间矢量旋转变换*/54. svpwm_motor();55. /*调制占空比输出配置*/56. epwm_compare();57. }58.59. /*清除事件中断的int全局中断*/60. epwm1regs.etclr.bit.int=1;61.62. /*中断应答，锁定ier的第3组中断向量*/63. piectrlregs.pieack.all=pieack_group3;64.}cdk上开发pmsm双闭环foc有感控制程序，其编译结果为：
编译通过后，就可以开始调试了，调试结果如下：
调试后，控制pmsm在400rpm~600rpm调速效果如下：
关于中科昊芯
“智由芯生 创享未来”，中科昊芯是数字信号处理器专业供应商。作为中国科学院科技成果转化企业，瞄准国际前沿芯片设计技术，依托多年积累的雄厚技术实力及对产业链的理解，以开放积极的心态，基于开源指令集架构risc-v，打造多个系列数字信号处理器产品，并构建完善的处理器产品生态系统。产品具有广阔的市场前景，可广泛应用于工业控制及电机驱动、数字电源、光伏、储能、新能源汽车、消费电子、白色家电等领域。
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图1
依照上述原理，设计hxs320f28034 pmsm双闭环有感foc系统如图2，通过gpio按键控制电机使能与转速给定，转子位置与速度检测通过qep模块实现，电流采样通过adc模块实现，经双闭环pi调节输出pwm波的导通脉宽，从而实现电机调速。硬件连接如图3，图中的小黑色电路板为差分编码转换器，读者可根据需要自行采购。
图2
图3
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