tag 标签: FOC

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  • 热度 6
    2024-1-3 11:20
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    FOC BLDC的UVW三相线序接反了会导致电机堵转。这是因为在FOC控制中,驱动器会根据UVW三相电流的大小和方向来确定电机转子的位置和速度,从而控制电机的运动。如果UVW三相线序接反了,那么驱动器所接收到的电流信号就会与实际相反,从而导致驱动器无法正确控制电机的运动,最终导致电机堵转。 此外,UVW三相线序接反还可能导致电机过热、损坏等问题。因此,在进行FOC BLDC的接线时,一定要仔细检查UVW三相线序是否正确连接,避免出现此类问题。 如果发现UVW三相线序接反了,需要及时更正。具体方法可以参考以下步骤: 1. 首先确认电机和驱动器之间的连接是否正确,即UVW三相线是否按照正确的顺序连接。 2. 如果连接正确,但仍然出现UVW三相线序接反的情况,可能是由于驱动器或电机本身的故障导致的。此时需要检查驱动器和电机的状态,并进行相应的维修或更换。
  • 热度 6
    2023-7-6 11:45
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    基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案
    如何驱动无刷电机? 近些年,由于无刷直流电机大规模的研发和技术的逐渐成熟,已逐步成为工业用电机的发展主流。围绕降低生产成本和提高运行效率,各大厂商也提供不同型号的电机以满足不同驱动系统的需求。现阶段已经在纺织、冶金、印刷、自动化生产流水线、数控机床等工业生产方面应用。 无刷直流电机的优点与局限性 优点:高输出功率、小尺寸和重量、散热性好、效率高、运行速度范围宽、低电噪声、高可靠性和低维护要求、高动态响应、电磁干扰少。 局限性:无刷电机控制器昂贵、需要复杂的驱动电路、需要额外的位置传感器(FOC不用)。 无刷直流电机的驱动方法 无刷直机电机的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式。 按驱动波形:方波驱动,这种驱动方式实现方便,易于实现电机无位置传感器控制; 正弦驱动:这种驱动方式可以改善电机运行效果,使输出力矩均匀,但实现过程相对复杂。这种方法又有SPWM和SVPWM(空间矢量PWM)两种方式,SVPWM的效果好于SPWM。 300W直流无刷电机驱动方案 使用STM32G431微控制器做为主控芯片,STSPIN32G4 高性能半桥门驱动器做为电机驱动。STSPIN32G4使用9x9mm VFQFPN封装,具有丰富可编程功能,可实现电流传感,每个功率MOSFET的漏源极电压传感,以及过流保护,是做电机完全集成控制的解决方案。 外部接口 板子使用标准的Arduino连接器接口,能够与扩展板(如MEMS传感器或蓝牙收发器)进行组合,CAN总线的配置允许与主或从模块进行互连,可以构建复杂的运动控制系统。板载ST-LINK/V2编程器方便进行固件的调试。 应用范围 方案支持配置为三分流或单分流,支持无传感器和基于传感器的控制算法。 可应用于工业和家庭自动化,家用电器,如吸尘器、烘干机和清洁机器人,伺服驱动和电动自行车,电动和园艺工具,泵与风机,无人机和航模。 技术参数 32位ARM Cortex -M4 MCU+FPU 时钟频率高达170MHz 用于三角函数的CORDIC数学硬件加速器 128kB Flash内存,专有代码读出保护 32kB SRAM内存与硬件奇偶校验 两个先进的定时器电机控制,16位,多达六个PWM通道 八个通用定时器 两个adc 12位分辨率(多达19个通道),转换速率为4Msps 4个12位DAC通道 全套接口(I(2)C, SPI, UART, CAN) 3.3V LDO线性稳压器,最高150mA 低静态线性稳压器的MCU电源在待机模式 具有全套保护功能的监控机制,热停机、短路和过载保护 75V额定栅极驱动器,1A接收器/源电流和嵌入式自举二极管 每个功率MOSFET的漏源极电压传感 输入母线电压从10V到75V,配有专用监控 功率级基于STL110N10F7功率MOSFET,输出电流高达20Arms(安装散热器),并保护过流条件 三分流或单分流配置电流传感 数字霍尔传感器和正交再编码输入 ST-LINK/V2编程器和调试器 Arduino UNO连接器 易于使用CAN总线 用于功率级温度监测的NTC传感器 参考设计资料 原理图: Gerber文件: BOM文件: 需要资料的可以私信小编哦。搜索 “华秋商城” 了解更多电子知识!
  • 热度 7
    2022-11-8 19:17
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    利用桌面上位机对永磁同步FOC进行测试仿真,并显示各变频量进行曲线显示,对PID进行仿真,对PlD进行拟合仿真,可见速度很快,通过利用GL来仿真测试计算过程的变量变化情况,来调试改变系统PlD参数。达到快速响应控制的目的!!!
  • 热度 2
    2022-9-24 10:21
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    提到直流无刷电机,那不得不提的就是有刷电机了。有刷电机有一个比较令人讨厌的缺点:那就是 “吵” 。 因为电刷和换向环需要时刻不停地摩擦,才能给电枢供电。 所以,如果你想要一个“静音风扇”的话,肯定不能选使用了有刷电机的产品。 并且电刷使用时间久了,比较容易损坏。电流较大的时候,你甚至可以看到电刷在换向的时候噼里啪啦地冒火花。 而这些缺点,在下面将要介绍的直流无刷电机(Brushless DC Motor)里,一样都没有! 我们将从以下四个方面来给大家介绍直流无刷电机(以下简称BLDC): 1,BLDC的优缺点; 2,BLDC的工作原理; 3,BLDC的控制方式; 4,BLDC的实际使用。 1、BLDC的优缺点 直流无刷电机,从字面上看,其最大的特点,就是“无刷”,也就是没有电刷的意思。 就因为没有电刷,它非常完美地避开了有刷电机的那几个缺点。所以反过来说,它主要的优点就是: 1,寿命长;2,能够做到静音;3,效率高(损耗低);4,体积较小;5,稳定性高。 1.无刷直流电机运行的速度范围比较宽泛,在任意的速度下,都可以全功率运行。 2.过载能力突出,运行效率高。 3.无刷直流电机相对于有刷电机来说,体积更小,适用范围更广,功率密度较高。 4.和异步电机的驱动控制相比,驱动更加简单化。 5.无刷直流电机没有机械换向器结构,里面封闭,可以避免飞尘颗粒进入电机内部,导致出现各种各样的毛病,可靠性高。 6.外特性较好,低速运行,可输出大转矩,可以提供比较大的启动转矩。 2、BLDC的工作原理 BLDC是电机的一种,所以它最基本的构成也离不开定子(stator)和转子(rotor)。 有刷电机的定子是永磁体,而它的转子,则是通电的线圈(绕组)。如下图: 但是对于BLDC来说,情况恰恰相反! BLDC的定子(stator)是通电的线圈,而转子(rotor)却是永磁体! 从“麦克斯韦-安培定律”可以知道,通电线圈附近的空间会产生磁场。而磁场的分布方向,我们可以用“右手定则”得出。如下图: 其实这就是我们常说的“电磁铁”了! 那么接下来的事情就简单了,磁铁的特性是什么? 同性相斥,异性相吸! 所以,我们只要给定子上的线圈接入方向适当的电流, 即让电磁铁的磁极方向和永磁体的磁极方向正好对应,不就能排斥、或者吸引转子做旋转运动了。 上图就是按顺序单独给线圈通电,使其朝向转子的方向为电磁铁的S极,吸引转子顺时针方向旋转。 定子的优化 以上的驱动方式,即按顺序单独给每个线圈通电,虽然可行,但是未免太过繁琐,效率低下。 因此,实际上的BLDC会将那六个线圈两两组合,分成A,B,C三个绕组,如下图: 这样我们就可以同时驱动两个电磁铁了,效率立马提高了一倍。 但是这还只是用了磁铁“吸引”的特性,别忘了磁铁还有“排斥”的特性。 如果我们再同时驱动另外一组线圈,让上一组线圈“吸引”转子的时候,另外一组线圈“排斥”转子,那么我们的转子将会获得更高的驱动力! 如下图: 到目前为止,这个模型已经开始接近实际的BLDC产品了。 但是对于上面的模型, 我们需要给两个绕组同时提供方向相反的两组电源,才能同时达到“吸引”和“排斥”的效果。 这对于实际应用来讲,未免过于复杂,成本也太高。 接下来我们要讲的“BLDC的控制方式”,将会解决上面这个问题。 3、BLDC的控制方式 原来的A,B,C三个绕组是各自独立的,因此控制起来非常麻烦。 那如果我们把A,B,C三个绕组接在一起,拼成一个“星形连接(star arrangement)”,结果会是怎么样? 本来三个绕组,引出六根线;现在引出的线减少到只有三根线,那么这么接怎么实现跟六根线一样的控制效果呢? 如下图: 电源正极接在右上角的A绕组输入,而电源的负极接在了左下角的B绕组输出。 这个时候A绕组和B绕组同时被驱动,而且其极性正好相反,实现了三个绕组独立驱动时一样的效果! 所以只要按照这个顺序:AB-AC-BC-BA-CA-CB,这六个节拍,依次循环驱动定子的绕组,转子就能一直旋转下去! 可以使用六个电子开关来实现这六个节拍的驱动,如下图: 位置检测 我们虽然已经知道了控制转子的六个节拍的方法。 但是你有没有发现一个新的问题:如果不知道转子的位置,如何知道何时该驱动哪个绕组? 所以我们必须要知道转子的当前位置! 而转子的位置检测,一般有两种方式: 1,霍尔传感器检测法; 如下图,在定子里放上H1,H2,H3,三个霍尔传感器,就可以知道当前的定子的确切位置。 霍尔传感器的输出用高低电平来表示: 2,反向电动势检测法 反向电动势(Back EMF)检测法是基于电磁感应原理: 当没有通电的绕组周围的磁场(磁通量)改变时,会在这个绕组上感应出一个电动势, 我们只要检测这个电动势的大小和方向,也能知道当前定子的位置。 这两种检测方式各有优缺点: 霍尔传感器检测精度更高一点,但是成本也较高; 相反,反向电动势检测法经济性更好,但是精度稍低。 内转子 or 外转子 BLDC有两种结构:转子在内的叫做内转子BLDC;相反,转子在外的叫做外转子BLDC。 相对来说, 外转子BLDC应用更多一点 。 主要原因是外转子BLDC在机械结构上更稳定。这是因为电机转子在高速运行下,由于离心力的作用,会有向外扩张的趋势。 所以内转子BLDC需要非常高的机械精度,保证转子和定子不会打架。 但是如果预留的距离太远,又会导致漏磁而影响电机的整体效率。 但是在外转子BLDC上却没有这个问题,因为外转子天然不受扩张影响。 BLDC的缺点 我们现在再回到前面遗留下的问题:BLDC的缺点是什么? 相信你已经猜到:我们花了那么多的篇幅来讲BLDC的控制方式,足以看到其控制的难度,相对于有刷电机来说,是高出了不少的! 所以说BLDC最大的缺点,就是他的控制难度高,驱动电调(Electronic Speed Control,简称ESC)价格较高。 它还有一个缺点,就是BLDC由于感抗的原因,启动时会伴随着抖动,不像有刷电机的启动那么平稳。 目前主流的无刷电机控制方式有如下三种: 1、方波控制: 也称为梯形波控制、120°控制、6步换向控制 方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低,使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速; 缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。 方波控制使用霍尔传感器或者无感估算算法获得电机转子的位置,然后根据转子的位置在360°的电气周期内,进行6次换向(每60°换向一次)。 每个换向位置电机输出特定方向的力,因此可以说方波控制的位置精度是电气60°。 由于在这种方式控制下,电机的相电流波形接近方波,所以称为方波控制。 2、正弦波控制: 正弦波控制方式使用的是SVPWM波,输出的是3相正弦波电压,相应的电流也是正弦波电流。 这种方式没有方波控制换向的概念,或者认为一个电气周期内进行了无限多次的换向。 显然,正弦波控制相比方波控制,其转矩波动较小,电流谐波少,控制起来感觉比较“细腻”,但是对控制器的性能要求稍高于方波控制,而且电机效率不能发挥到最大值。 3、FOC控制 又称为矢量变频、磁场矢量定向控制 正弦波控制实现了电压矢量的控制,间接实现了电流大小的控制,但是无法控制电流的方向。 FOC控制方式可以认为是正弦波控制的升级版本,实现了电流矢量的控制,也即实现了电机定子磁场的矢量控制。 由于控制了电机定子磁场的方向,所以可以使电机定子磁场与转子磁场时刻保持在90°,实现一定电流下的最大转矩输出。 FOC控制方式的优点是:转矩波动小、效率高、噪声小、动态响应快; 缺点是:硬件成本较高、对控制器性能有较高要求,电机参数需匹配。 FOC是目前无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)高效控制的最佳选择。 FOC精确地控制磁场大小与方向,使得电机转矩平稳、噪声小、效率高,并且具有高速的动态响应。 由于FOC的优势明显,目前很多公司已在众多应用上逐步用FOC替代传统产品的控制方式。 德国Trinamic有一款 带有磁场矢量控制( FOC)的控制芯片--- TMC4671-LA -转矩控制模式 -速度控制模式 -位置控制模式 -电流控制刷新频率和最大的PWM频率为100KHz (速度和位置控制的刷新频率可以根据当前电流刷新频率的倍数配置) TMC4671是一款完全集成伺服控制芯片,为直流无刷电机、永磁同步电机、2相步进电机、直流有刷电机和音圈电机提供磁场定向控制。 所有的控制功能都被集成在硬件上。集成了ADCs、位置传感器接口、位置差值器,该款功能齐全的伺服控制器,适用于各种伺服应用。 那接下来我们就来看看,BLDC的实际应用场景。 4、BLDC的实际应用 1、静音散热风扇风冷是很多设备散热的首选。 例如市面上很多主打“静音”的机箱,如果是使用风冷,里面的散热风扇基本都是使用BLDC。 用来给笔记本电脑散热的底座也常用BLDC,除此之外,一些大型的通风散热系统里面,使用的也是BLDC风扇。 还有高速风筒之类的产品。 2、多轴无人机较大功率使用的都是BLDC,适配上合适的电调(ESC),再使用PWM来控制BLDC调速是非常方便的。 3、电动工具之类的产品,比如电批,国内生产的电扳手基本上都使用了BLDC,还有大部分的手电钻也一样。 主要是因为BLDC的高效率,而使得电池供电的电动工具续航时间更长。还有一点是无刷电机的扭矩输出非常稳定。 还有冰箱压缩机,冰柜冷却风机,以及近几年很火的空气净化器、吸尘器/扫地机器人、筋膜枪等,大部分使用的都是BLDC驱动。
  • 热度 3
    2019-10-23 21:19
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    【MM32 Motor-DK试用体验】开箱记
    在当今中美“摩擦”的环境下,继中兴事件后 加快“国产化替代”迅速成为了电子业界的共识,本人从事服务器风扇产品开发工作,关注国产MCU也有段时间了,一次偶尔机会面包板社区看到了灵动微的电机开发板体验活动,于是果断提交了申请,一段时间后以为没戏了,一天突然收到面包板“奔跑的五花肉”管理员(这哥们今年的身价飙了几倍!)通知说申请通过了,过了几天就收到了发过来的快递,收到后当时也没有急着拆包,开发板玩多了也没什么新鲜感了,过了一天才想起来拿出来看一下,看看本土芯片厂家的开发板是个什么样子,打开的第一眼我惊到了,比我想像中的要好很多,先不说性能如何单从外观来看,便可看出“灵动微“是在用心做事。 1.底板加核心板设计结构,方便更换不同的芯片型号。可随时插拔的电源和电机接口,不过HALL接口端子这里应该配一下母座最好,如果手上电机接口不一样要想办法转接一下。整齐合不断的元件布局可以看出Layout工程师的功力非浅,应该在电机行业浪迹多年。 2.别外亮点是板子黄色的底坐,不像有别的开发板随便装4个螺丝柱。 另外背面还配了一个散热片。 看了一个开发板规格文档,资源配置都能满足电机产品的开发应用。 细节决定成败,想必芯片开发环节也差不到哪里去,有时间找个电机再测试性能到底如何。
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