STMicroelectronics-logo

STM32 Motor Control SDK 6-trinns fastvaresensor mindre parameter

STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Mindre-Parameter-produkt
Spesifikasjoner
  • Produktnavn: STM32 motorkontroll SDK – 6-trinns firmware sensorfri parameteroptimalisering
  • Modellnummer: UM3259
  • Revisjon: Rev 1 – november 2023
  • Produsent: STMicroelectronics
  • Webnettsted: www.st.com

Overview

Produktet er designet for motorstyringsapplikasjoner der rotorposisjonen må bestemmes uten bruk av sensorer. Fastvaren optimerer parametrene for sensorløs drift, og muliggjør synkronisering av trinnkommutering med rotorposisjonen.
BEMF nullkryssdeteksjon:
Den bakre elektromotoriske kraften (BEMF) bølgeform endres med rotorposisjon og hastighet. To strategier er tilgjengelige for nullkryssdeteksjon:
Tilbake EMF-føling under PWM AV-tid: Innhent flytende fase voltage av ADC når ingen strøm flyter, identifiserer nullgjennomgang basert på terskel.
Tilbake EMF-føling under PWM PÅ-tid: Senter=tapp voltage når halvparten av buss voltage, identifisere nullkryssing basert på terskel (VS / 2).
STM32 motorkontroll SDK – 6-trinns firmware sensorfri parameteroptimalisering

Introduksjon

Dette dokumentet beskriver hvordan du kan optimalisere konfigurasjonsparametrene for en 6-trinns, sensorløs algoritme. Målet er å oppnå en jevn og rask oppstartsprosedyre, men også en stabil closed-loop-adferd. I tillegg forklarer dokumentet også hvordan man oppnår en riktig veksling mellom tilbake-EMF-nullkryssdeteksjon under PWM OFF-tid og PWM ON-tid når motoren roterer med høy hastighet med volum.tage kjøremodusteknikk. For ytterligere detaljer om 6-trinns fastvarealgoritme og voltage/gjeldende kjøreteknikk, se den tilhørende brukerhåndboken som er inkludert i X-CUBE-MCSDK dokumentasjonspakken.

Akronymer og forkortelser

Akronym Beskrivelse
MCSDK Programvareutviklingssett for motorstyring (X-CUBE-MCSDK)
HW Maskinvare
IDE Integrert utviklingsmiljø
MCU Mikrokontroller enhet
GPIO Generell inngang/utgang
ADC Analog til digital omformer
VM Voltage-modus
SL Sensorløs
BEMF Tilbake elektromotorisk kraft
FW Fastvare
ZC Nullkryssing
GUI Grafisk brukergrensesnitt
MC Motorstyring
OCP Overstrømsbeskyttelse
PID Proporsjonal-integral-derivert (kontroller)
SDK Programvareutviklingssett
UI Brukergrensesnitt
MC arbeidsbenk Arbeidsbenkverktøy for motorstyring, en del av MCSDK
Motorpilot Motorpilotverktøy, en del av MCSDK

Overview

I den 6-trinns sensorløse kjøremodusen utnytter fastvaren den bakre elektromotoriske kraften (BEMF) som registreres ved flytefasen. Rotorens posisjon oppnås ved å detektere nullkryssingen til BEMF. Dette gjøres vanligvis ved å bruke en ADC, som vist i figur 1. Spesielt når det magnetiske feltet til rotoren krysser høy-Z-fasen, vil tilsvarende BEMF vol.tage endrer fortegn (nullkryss). BEMF voltage kan skaleres ved ADC-inngangen, takket være et motstandsnettverk som deler volumtage kommer fra motorfasen.
Men siden BEMF-signalet er proporsjonalt med hastigheten, kan ikke rotorposisjonen bestemmes ved oppstart, eller ved svært lav hastighet. Derfor må motoren akselereres i åpen sløyfe til en tilstrekkelig BEMF voltage er nådd. Det BEMF voltage tillater synkronisering av trinnkommuteringen med rotorposisjonen.
I de følgende avsnittene beskrives oppstartsprosedyren og lukket sløyfeoperasjonen, sammen med parametrene for å stille dem inn.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (2)
BEMF nullkryssdeteksjon
Den bakre EMF-bølgeformen til en børsteløs motor endres sammen med rotorposisjonen og hastigheten og er i trapesformet form. Figur 2 viser bølgeformen til strømmen og bak-EMF for én elektrisk periode, der den heltrukne linjen angir strømmen (krusninger ignoreres for enkelhets skyld), den stiplede linjen representerer den bakre elektromotoriske kraften, og den horisontale koordinaten representerer den elektriske perspektiv på motorrotasjon.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (3)
Det midterste av hvert to fasesvitsjepunkter tilsvarer ett punkt hvis bakre elektromotoriske kraftpolaritet endres: nullkrysspunktet. Når nullkrysspunktet er identifisert, settes fasesvitsjemomentet etter en elektrisk forsinkelse på 30°. For å detektere nullkryssingen til BEMF, må senterkranen voltage må være kjent. Senterkranen er lik punktet der de tre motorfasene er koblet sammen. Noen motorer gjør midtkranen tilgjengelig. I andre tilfeller kan den rekonstrueres gjennom voltage faser. 6-trinns algoritmen som er beskrevet her tar fordeltage av tilstedeværelsen av et BEMF-sensornettverk koblet til motorfasene som gjør det mulig å beregne sentertappvolumtage.
  • To ulike strategier er tilgjengelige for identifisering av nullkrysningspunktet
  • Tilbake EMF-føling under PWM AV-tiden
  • Tilbake EMF-føling under PWM PÅ-tiden (støttes for øyeblikket i voltagbare e-modus)
Under PWM AV-tiden vil den flytende fase voltage er kjøpt opp av ADC. Siden det ikke flyter strøm i den flytende fasen, og de to andre er koblet til bakken, når BEMF krysser null i den flytende fasen, har den lik og motsatt polaritet på de andre fasene: sentertappen vol.tage er derfor null. Derfor blir nullkrysspunktet identifisert når ADC-konverteringen stiger over, eller faller under, en definert terskel.
På den annen side, under PWM PÅ-tiden, er en fase koblet til bussen voltage, og en annen til bakken (Figur 3). I denne tilstanden vil senterkranen voltage når halvparten av bussen voltage-verdi når BEMF i den flytende fasen er null. Som tidligere blir nullkrysspunktet identifisert når ADC-konverteringen stiger over (eller faller under) en definert terskel. Sistnevnte tilsvarer VS / 2.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (4)
BEMF sensing nettverksdesign
I figur 4 er det vanlig brukte nettverket for å avføle BEMF vist. Dens formål er å dele motorfasen voltage å være riktig anskaffet av ADC. R2- og R1-verdiene må velges i henhold til bussvolumtage nivå. Brukeren må være klar over at ved å implementere et R1 / (R2 + R1) forhold mye lavere enn nødvendig, kan BEMF-signalet bli for lavt og kontrollen ikke robust nok.
På den annen side vil et forhold som er høyere enn nødvendig føre til hyppig på-/avslåing av D1-beskyttelsesdiodene hvis gjenvinningsstrøm kan injisere støy. Anbefalt verdi er:
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (5)
Svært lave verdier for R1 og R2 må unngås for å begrense strømuttak fra motorfasen.
R1 er noen ganger koblet til en GPIO i stedet for GND. Den lar nettverket aktiveres eller deaktiveres kjøretid.
I 6-trinns fastvaren er GPIO alltid i tilbakestilt tilstand og nettverket er aktivert. Imidlertid må den eventuelle tilstedeværelsen av D3 tas i betraktning når du setter BEMF-terskelverdiene for sensing under PWM-PÅ-tiden: den legger vanligvis til 0.5÷0.7 V til den ideelle terskelen.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (6)
C1 er for filtreringsformål og må ikke begrense signalbåndbredden i PWM-frekvensområdet.
D4 og R3 er for rask utlading av BEMF_SENSING_ADC-noden under PWM-kommutasjonene, spesielt i høy volumtage brett.
D1- og D2-diodene er valgfrie og må kun legges til i tilfelle risiko for brudd på BEMF-sensorens ADC-kanals maksimale klassifiseringer.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (7)
Optimalisering av kontrollalgoritmeparametere
Oppstartsprosedyre
Oppstartsprosedyren består vanligvis av en sekvens på tre stages:
  1. Justering. Rotoren er innrettet i en forhåndsbestemt posisjon.
  2. Åpen sløyfe akselerasjon. Voltage-pulsene påføres i en forhåndsbestemt sekvens for å skape et magnetfelt som får rotoren til å begynne å rotere. Sekvensens hastighet økes gradvis for å la rotoren nå en viss hastighet.
  3.  Bytte over. Når rotoren har nådd en viss hastighet, bytter algoritmen til en 6-trinns kontrollsekvens med lukket sløyfe for å opprettholde kontrollen over motorens hastighet og retning.
Som vist i figur 5, kan brukeren tilpasse oppstartsparametrene i MC-arbeidsbenken før koden genereres. To forskjellige kjøremoduser er tilgjengelige:
  • Voltage-modus. Algoritmen kontrollerer hastigheten ved å variere driftssyklusen til PWM som brukes på motorfasene: en målfasevolumtage er definert for hvert segment av oppstartsproffenfile
  • Gjeldende modus. Algoritmen kontrollerer hastigheten ved å variere strømmen som flyter i motorfasene: et gjeldende mål er definert for hvert segment av oppstartsproffenfile
Figur 5. Oppstartsparametere i MC-arbeidsbenken
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (8)
Justering
I figur 5 tilsvarer fase 1 alltid innrettingstrinnet. Rotoren er justert til den 6-trinns posisjonen som er nærmest den "initielle elektriske vinkelen".
Det er viktig å merke seg at varigheten av fase 1 som standard er 200 ms. Under dette trinnet økes driftssyklusen lineært for å nå målfasevoltage (Phase Current, hvis gjeldende kjøremodus er valgt). Men med voluminøse motorer eller i tilfelle av høy treghet, foreslått varighet, eller til og med målfasevolumtage/Current er kanskje ikke tilstrekkelig til å starte rotasjonen riktig.
I figur 6 er det gitt en sammenligning mellom en feil innrettingstilstand og en riktig.
Hvis målverdien eller varigheten av fase 1 ikke er nok til å tvinge rotoren i startposisjon, kan brukeren se motoren vibrere uten å begynne å rotere. I mellomtiden øker strømabsorpsjonen. I løpet av den første perioden av oppstartsprosedyren øker strømmen, men dreiemomentet er ikke tilstrekkelig til å overvinne tregheten til motoren. Øverst i figur 6 (A) kan brukeren se at strømmen øker. Det er imidlertid ingen bevis for BEMF: motoren stopper da. Når akselerasjonstrinnet er startet, forhindrer den usikre posisjonen til rotoren at algoritmen fullfører oppstartsprosedyren og kjører motoren.
Øker volumtage/gjeldende fase under fase 1 kan løse problemet.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (9)
I voltage-modus, målet voltage under oppstart kan tilpasses med motorpiloten uten behov for å regenerere koden. I Motor Pilot, i rev-up-delen, samme akselerasjonsprofffile av figur 1 er rapportert (se figur 7). Merk at her voltage fase kan vises som pulsen satt inn i timerregisteret (S16A-enhet), eller som tilsvarer utgangsvolumtage (Vrms-enhet).
Når brukeren finner de riktige verdiene som passer best til motoren, kan disse verdiene implementeres i MC arbeidsbenk-prosjektet. Den gjør det mulig å regenerere koden for å bruke standardverdien. Formelen nedenfor forklarer korrelasjonen mellom voltage fase i Vrms og S16A enheter.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (10)
I strømmodus, i motorpilot-grensesnittet, vises målstrømmen kun i S16A. Konverteringen i ampere avhenger av shuntverdien og amplifikasjonsforsterkning brukt i strømbegrenserkretsen.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (11)
Åpen sløyfe akselerasjon
I figur 5 tilsvarer fase 2 akselerasjonsfasen. 6-trinns sekvensen brukes for å øke hastigheten på motoren i en åpen sløyfe, og dermed er ikke rotorposisjonen synkronisert med 6-trinns sekvensen. Strømfasene er da høyere enn det optimale og dreiemomentet er lavere.
I MC-arbeidsbenken (Figur 5) kan brukeren definere ett eller flere akselerasjonssegmenter. Spesielt for en klumpete motor anbefales det å akselerere den med en langsommere ramp å overvinne tregheten før du utfører en brattere ramp. Under hvert segment økes driftssyklusen lineært for å nå det endelige målet for voltage/nåværende fase av det segmentet. Dermed tvinger den kommuteringen av fasene med den tilsvarende hastigheten som er angitt i den samme konfigurasjonstabellen.
I figur 8 er en sammenligning mellom en akselerasjon med et voltage fase (A) for lav og en riktig (B) er gitt.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (12)
Hvis målet voltage/strøm av en fase eller dens varighet er ikke nok til å la motoren nå den tilsvarende hastigheten, brukeren kan se motoren slutte å snurre og begynne å vibrere. Øverst i figur 8 øker strømmen plutselig når motoren stopper, mens strømmen øker uten diskontinuiteter ved riktig akselerasjon. Når motoren stopper, mislykkes oppstartsprosedyren.
Øker volumtage/current fase kan løse problemet.
På den annen side, hvis voltage/current fase definert er for høy, siden motoren kjører ineffektivt i åpen sløyfe, kan strømmen stige og nå overstrømmen. Motoren stopper plutselig, og en overstrømsalarm vises av motorpiloten. Oppførselen til strømmen er vist i figur 9.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (13)
Reduser voltage/current fase kan løse problemet.
I likhet med innrettingstrinnet, vil målet voltage/current kan tilpasses kjøretid under oppstart med motorpiloten uten behov for å regenerere koden. Deretter kan den implementeres i MC arbeidsbenk-prosjektet når den riktige innstillingen er identifisert.
Bytte over
Det siste trinnet i oppstartsprosedyren er omkoblingen. Under dette trinnet utnytter algoritmen den avfølte BEMF for å synkronisere 6-trinnssekvensen med rotorposisjonen. Omkoblingen starter i segmentet som er angitt i parameteren understreket i figur 10. Den kan konfigureres i den sensorløse oppstartsparameterdelen av MC-arbeidsbenken.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (14)
Etter et gyldig BEMF-nullkryssdeteksjonssignal (for å oppfylle denne betingelsen se avsnitt 2.1), bytter algoritmen til en lukket sløyfeoperasjon. Omkoblingstrinnet kan mislykkes på grunn av følgende årsaker:
  • Omkoblingshastighet er ikke riktig konfigurert
  • PI-forsterkning av hastighetssløyfen er for høy
  • Terskler for å oppdage BEMF-nullkryssingshendelsen er ikke riktig innstilt
Omkoblingshastighet ikke riktig konfigurert
Hastigheten som omkoblingen starter med, er som standard den samme som den opprinnelige målhastigheten som kan konfigureres i frekvensomformerinnstillingsdelen av MC-arbeidsbenken. Brukeren må være klar over at så snart hastighetssløyfen er lukket, akselereres motoren øyeblikkelig fra omkoblingshastigheten til målhastigheten. Hvis disse to verdiene er svært langt fra hverandre, kan det oppstå en overstrømsvikt.
PI-forsterkningen av hastighetssløyfen er for høy
Under omkoblingen går algoritmen fra å tvinge en forhåndsdefinert sekvens til å måle hastigheten og beregne utgangsverdiene deretter. Dermed kompenserer den for den faktiske hastigheten som er resultatet av akselerasjonen med åpen sløyfe. Hvis PI-gevinstene er for høye, kan det oppleves en midlertidig ustabilitet, men det kan føre til overstrømsvikt hvis det overdrives.
Figur 11 viser og eksample av slik ustabilitet under overgangen fra åpen sløyfe til lukket sløyfe drift.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (15)
Feil BEMF-terskler
  • Hvis feil BEMF-terskler er satt, oppdages nullkryssingen enten på forhånd eller sent. Dette provoserer to hovedeffekter:
  • Bølgeformene er asymmetriske og kontrollen ineffektiv som fører til høye dreiemoment (Figur 12)
  • Hastighetssløyfen blir ustabil ved å prøve å kompensere for krusningene av dreiemoment
  • Brukeren vil oppleve ustabil hastighetskontroll og i verste fall en desynkronisering av motorkjøringen med kontrollen som fører til en overstrømhendelse.
  • Riktig innstilling av BEMF-terskler er avgjørende for god ytelse av algoritmen. Terskler avhenger også av bussvoltage-verdien og sansenettverket. Det anbefales å se avsnitt 2.1 for å sjekke hvordan du justerer voltage nivåer til det nominelle settet i MC arbeidsbenken.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (16)
Drift med lukket sløyfe
Hvis motoren fullfører akselerasjonsfasen, oppdages BEMF-nullkryssingen. Rotoren er synkronisert med 6-trinns sekvensen og en lukket sløyfe-operasjon oppnås. Imidlertid kan ytterligere parameteroptimalisering utføres for å forbedre ytelsene.
For eksempel, som beskrevet i forrige avsnitt 3.1.3 ("Feil BEMF-terskler"), kan hastighetssløyfen, selv om den fungerer, virke ustabil, og BEMF-terskler kan trenge litt foredling.
I tillegg må følgende aspekter vurderes hvis en motor blir bedt om å jobbe med høy hastighet eller kjøres med høy PWM arbeidssyklus:
PWM-frekvens
  • Speed ​​loop PI gevinster
  • Avmagnetisering blanking periode fase
  • Forsinkelse mellom nullkryssing og trinnkommutering
  • Bytt mellom PWM AV-tid og PÅ-tidsføling
PWM-frekvens
Den sensorløse 6-trinns algoritmen utfører en innhenting av BEMF hver PWM-syklus. For å detektere nullkrysshendelsen på riktig måte, kreves et tilstrekkelig antall anskaffelser. Som en tommelfingerregel, for riktig drift, gir minst 10 anskaffelser over 60 elektriske vinkler god og stabil rotorsynkronisering.
Derfor
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (17)
Speed ​​loop PI gevinster
Hastighetssløyfe PI-forsterkning påvirker responsen til motoren til enhver kommando om akselerasjon eller retardasjon. En teoretisk beskrivelse av hvordan en PID-regulator fungerer ligger utenfor rammen av dette dokumentet. Brukeren må imidlertid være klar over at hastighetssløyferegulatorens forsterkninger kan endres ved kjøretid gjennom motorpiloten og justeres etter ønske.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (18)
Avmagnetisering blanking periode fase
Avmagnetiseringen av den flytende fasen er en periode etter endringen av faseenergiseringen der, på grunn av strømutladningen (Figur 14), den bakre EMF-avlesningen ikke er pålitelig. Derfor må algoritmen ignorere signalet før det har gått. Denne perioden er definert i MC arbeidsbenken som en prosenttage av et trinn (60 elektriske grader) og kan endres kjøretid gjennom motorpiloten som vist i figur 15. Jo høyere motorhastighet, desto raskere er avmagnetiseringsperioden. Avmagnetiseringen når som standard en nedre grense satt til tre PWM-sykluser ved 2/3 av den maksimale nominelle hastigheten. Hvis induktansfasen til motoren er lav og ikke krever mye tid å avmagnetisere, kan brukeren redusere maskeringsperioden eller hastigheten som minimumsperioden er satt til. Det anbefales imidlertid ikke å senke maskeringsperioden under 2 – 3 PWM-sykluser fordi kontrollen kan pådra seg plutselig ustabilitet under trinnkommutering.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (19)
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (20)
Forsinkelse mellom BEMF-nullkryssing og trinnkommutering
Når BEMF-nullkryss-hendelsen har blitt oppdaget, venter algoritmen normalt 30 elektriske grader til en trinnsekvens-kommutering (figur 16). På denne måten plasseres nullkrysset midt på trinnet for å målrette maksimal effektivitet.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (21)
Siden nøyaktigheten av nullkryssdeteksjonen avhenger av antall innsamlinger, derav av PWM-frekvensen (se avsnitt 3.2.1), kan nøyaktigheten av deteksjonen bli relevant ved høy hastighet. Den genererer deretter en tydelig asymmetri for bølgeformene og forvrengningen av strømmen (se figur 17). Dette kan kompenseres ved å redusere forsinkelsen mellom deteksjon av nullgjennomgang og trinnkommutering. Nullkryssingsforsinkelse kan kjøretid endres av brukeren gjennom motorpiloten som vist i figur 18.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (22)
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (23)
Bytt mellom PWM AV-tid og PÅ-tidsføling
Mens du øker hastigheten eller belastningsstrømmen (det vil si motorens utgangsmoment), øker driftssyklusen til PWM-driften. Dermed er tiden for sampling BEMF under AV-tiden reduseres. For å nå 100 % av driftssyklusen, utløses ADC-konverteringen under PÅ-tiden til PWM, og bytter dermed fra BEMF-sensing under PWM AV-tiden til PWM PÅ-tiden.
En feil konfigurasjon av BEMF-terskler under PÅ-tid fører til de samme problemene som er beskrevet i avsnitt 3.1.3 ("Feil BEMF-terskler").
Som standard er BEMF ON-sensingsterskler satt til halvparten av bussvolumtage (se avsnitt 2.1). Brukeren må vurdere at faktiske terskler avhenger av bussvoltage verdi- og sansenettverk. Følg indikasjonene i avsnitt 2.1 og sørg for å justere volumtage nivå til det nominelle satt i MC arbeidsbenken.
Verdiene for terskelverdiene og PWM-driftsyklusen der algoritmen veksler mellom AV- og PÅ-sensing er kjøretidskonfigurerbare gjennom motorpiloten (Figur 19) og tilgjengelig i vol.tagKun kjøring i e-modus.
STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (24)

Feilsøking

Hva må jeg passe på for å spinne en motor riktig med en sensorløs 6-trinns algoritme? Å snurre en motor med en sensorløs 6-trinns algoritme innebærer å kunne detektere BEMF-signalet på riktig måte, akselerere motoren og synkronisere rotoren med kontrollalgoritmen. Riktig måling av BEMF-signalene ligger i den effektive utformingen av BEMF-sensornettverket (se avsnitt 2.1). Målet voltage (voltage-modus kjøring) eller strøm (strømmodus kjøring) under oppstartssekvensen avhenger av motorparameterne. Definisjonen (og til slutt varigheten) av voltage/current fase under innretting, akselerasjon og omkoblingstrinn er avgjørende for en vellykket prosedyre (se avsnitt 3).
Til syvende og sist avhenger synkroniseringen av rotoren og muligheten til å øke hastighetsmotoren opp til nominell hastighet av optimaliseringen av PWM-frekvensen, BEMF-terskler, avmagnetiseringsperiode og forsinkelse mellom nullkryssdeteksjon og trinnkommutering, som beskrevet i Avsnitt 3.2.
Hva er riktig verdi av BEMF-motstandsdeleren?
Brukeren må være klar over at feil BEMF-motstandsdelerverdi kan fjerne enhver sjanse for å drive motoren riktig. For ytterligere detaljer om hvordan du designer BEMF-sensornettverket, se avsnitt 2.1.
Hvordan konfigurerer jeg oppstartsprosedyren?
  • For å optimalisere oppstartsprosessen, anbefales det å øke varigheten av hvert trinn i rev-opp-fasen til flere sekunder. Det er da mulig å forstå om motoren akselererer riktig, eller med hvilken hastighet/trinn i den åpne sløyfe-prosedyren den mislykkes.
  • Det er ikke tilrådelig å akselerere en motor med høy treghet med en for bratt ramp.
  • Hvis den konfigurerte voltage fase eller strømfase er for lav, motoren stopper. Hvis den er for høy, utløses overstrømmen. Gradvis økende voltage fase (voltage-modus-kjøring) eller strøm (kjøring i nåværende modus) under innrettings- og akselerasjonstrinnene lar brukeren forstå arbeidsområdet til motoren. Det hjelper faktisk å finne det optimale.
  • Når det gjelder å bytte til en lukket sløyfe-operasjon, må gevinstene til PI-en først reduseres for å utelukke at tap av kontroll eller ustabilitet skyldes hastighetssløyfe. På dette tidspunktet er det avgjørende å være sikker på at BEMF-sensornettverket er riktig utformet (se avsnitt 2.1) og at BEMF-signalet er riktig innhentet. Brukeren kan få tilgang til lesingen av BEMF, og plotte den i motorpiloten (se figur 20) ved å velge de tilgjengelige registrene BEMF_U, BEMF_V og BEMF_U i ASYNC-plottdelen av verktøyet. Når motoren er i driftstilstand, kan hastighetssløyfekontrollerens gevinster optimaliseres. For ytterligere detaljer eller parameteroptimalisering, se seksjon 3 og seksjon 3.2.
    STMicroelectronics-STM32-Motor-Control-SDK-6-Step-Firmware-Sensor-Less-Parameter- (1)
 Hva kan jeg gjøre hvis motoren ikke beveger seg ved oppstart?
  • Ved oppstart vil en lineært økende voltage (voltage-modusdrift) eller strøm (strømmodusdrift) leveres til motorfasene. Målet er å justere den i en kjent og forhåndsdefinert posisjon. Hvis voltage er ikke høy nok (spesielt med motorer med høy treghetskonstant), motoren beveger seg ikke og prosedyren mislykkes. For ytterligere informasjon om mulige løsninger, se avsnitt 3.1.1.

Hva kan jeg gjøre hvis motoren ikke fullfører akselerasjonsfasen?
Som for innrettingsfasen, akselereres motoren i en åpen sløyfe ved å bruke en lineært økende volumtage (voltage-modus kjøring) eller strøm (strømmodus kjøring) til motorfasene. Standardverdier tar ikke hensyn til eventuell påført mekanisk belastning, eller motorkonstanter er ikke nøyaktige og/eller kjente. Derfor kan akselerasjonsprosedyren mislykkes med en motorstopp eller en overstrømhendelse. For ytterligere informasjon om mulige løsninger, se avsnitt 3.1.2.

Hvorfor går ikke motoren over i lukket hastighetssløyfe?
Hvis motoren akselererer riktig til målhastigheten, men den plutselig stopper, kan noe være galt i BEMF-terskelkonfigurasjonen eller PI-kontrolleren øker. Se avsnitt 3.1.3 for ytterligere detaljer.

Hvorfor ser hastighetssløyfen ustabil ut?
En økning av støyen fra målingen med hastigheten forventes siden jo høyere hastigheten er, desto lavere antall BEMF samples for nullkryssdeteksjon og, følgelig, nøyaktigheten av beregningen. Imidlertid kan en overdreven ustabilitet i hastighetssløyfen også være symptom på feil BEMF-terskel eller PI-forsterkning som ikke er riktig konfigurert, som fremhevet i avsnitt 3.1.3.

  • Hvordan kan jeg øke den maksimalt tilgjengelige hastigheten?

Maksimal tilgjengelig hastighet er vanligvis begrenset av flere faktorer: PWM-frekvens, tap av synkronisering (på grunn av overdreven demagnetiseringsperiode eller feil forsinkelse mellom nullkryssdeteksjon og trinnkommutering), unøyaktige BEMF-terskler. For ytterligere detaljer om hvordan du kan optimalisere disse elementene, se avsnitt 3.2.1, avsnitt 3.2.3, avsnitt 3.2.4 og avsnitt 3.2.5.

Hvorfor stopper motoren plutselig ved en viss hastighet?
Det er sannsynligvis på grunn av en unøyaktig PWM on-sensing BEMF-terskelkonfigurasjon. Se avsnitt 3.2.5 for ytterligere detaljer.

Revisjonshistorikk
Tabell 2. Dokumentrevisjonshistorikk
Dato Versjon Endringer
24. nov. 2023 1 Første utgivelse.

VIKTIG MERKNAD – LES NØYE

STMicroelectronics NV og dets datterselskaper ("ST") forbeholder seg retten til å gjøre endringer, rettelser, forbedringer, modifikasjoner og forbedringer av ST-produkter og/eller dette dokumentet når som helst uten varsel. Kjøpere bør innhente den nyeste relevante informasjonen om ST-produkter før de legger inn bestillinger. ST-produkter selges i henhold til STs salgsvilkår som er på plass på tidspunktet for ordrebekreftelse.
Kjøpere er alene ansvarlige for valg, valg og bruk av ST-produkter og ST påtar seg intet ansvar for søknadshjelp eller utforming av kjøpers produkter.
Ingen lisens, uttrykt eller underforstått, til noen immaterielle rettigheter er gitt av ST heri.
Videresalg av ST-produkter med andre bestemmelser enn informasjonen som er angitt her, vil ugyldiggjøre enhver garanti gitt av ST for slikt produkt.
ST og ST-logoen er varemerker for ST. For ytterligere informasjon om ST-varemerker, se www.st.com/trademarks. Alle andre produkt- eller tjenestenavn tilhører sine respektive eiere.
Informasjonen i dette dokumentet erstatter og erstatter informasjon som tidligere er gitt i tidligere versjoner av dette dokumentet.
© 2023 STMicroelectronics – Alle rettigheter forbeholdt

Dokumenter / Ressurser

STMicroelectronics STM32 Motor Control SDK 6-trinns fastvaresensor mindre parameter [pdfBrukerhåndbok
STM32 Motor Control SDK 6-trinns fastvaresensor mindre parameter, motorkontroll SDK 6-trinns fastvaresensor mindre parameter, trinn fastvaresensor mindre parameter, fastvaresensor mindre parameter, sensor mindre parameter, mindre parameter, parameter

Referanser

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket *