15万转无感FOC: 风机水泵吸尘器,冰箱空调压缩机

M451无感FOC方案，测试飞行器螺旋桨的视频，示波器上可看到电流波形正弦度很好

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2023-10-27 16:41 上传

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如果不固定住，就要起飞了

这里讲一下短路保护代码。 逻辑关系有点绕，但工作可靠。
短路信号接到 PWM 的 Brake 功能引脚，短路时，PWM 输出立即关闭功率管、然后产生 Brake 中断。
进 Brake 中断后 741 行写标志执行过Brake中断，用于中断外检查。743 行写一标志，表示关了功率管。如果干扰较强，可采用 BrakeCount 计数的方式，两次或三次 Brake 信号确定是短路了，就保持关功率管关闭。 如果硬件做的好(比如用IPM)短路信号没有干扰，一次 Brake 信号就有效。

清除 Brake 中断标志 PWM0->INTSTS1 后 PWM 的输出就会恢复，不清除 Brake 中断标志退出中断后又会反复进 Brake 中断，所以 747行关了 Brake 中断再返回 ，这样即可保持功率管关闭，又不会反复进 Brake 中断了。  




Brake 中断里不能改写状态机 Motor_Status = 0, 因为Brake 中断优先级高，后续可能返回 ADC 中断又被改写，或打乱 ADC 里的状态机。在中断外、主循环里有“是否发生 Brake ”的检查和后续处理，如下 254 行在这里，改写Mortor_Status =0 才是可靠的。255行把 Stop_Runing 相应位写1，此后，271行转速设定值就会被写成停转值——小于0的负值。



以后，只要 Stop_Runing 不清0，转速设定值 RPM_Set 就被写成 <=0 的停转值，Motor_Status 会保持在0、电机自由停转，不会再重新启转。

执行到 315 行时，检查短路是否已解除。 若手动按钮取消短路保护，即 Brake_No_Resume =0 了，这里清除 Brake 中断标志PWM0->INTSTS1 、恢复 PWM 输出，重新使能 Brake 中断。Stop_Runing 的短路标志也清除，但此时 Motor_Status=0，因在ADC 中断里有 PWM0->MSKEN = 0 ， PWM 引脚输出仍保持着关闭功率管。



如果没有其它错误，Stop_Runing=0, 后续转速设定值 RPM_Set 就可以正常赋值了。一切从新开始，由 RPM_Set 的值决定是否启转。

起转时，即可以线性加速，也可以指数加速。
线性加速的好处是，起转时，如果想让转速慢慢稳定增加，就采用线性加速。

起转开始时，位置不收敛，转速较低，执行64~70行代码，转速逐步增加。
转速低于上限时，67行转速增加量 temp32 先给一个定值，这是线性加速。68行，转速增加一个百分比，这是指数加速度。
然后执行到 87 行，转速增加量 temp32 加到转速Pull_Ommega_f16 上。然后88行Pull_Ommega_f16 去掉16位小数，加到“位置”角度值 Angle_q 上。  



调用函数时，如果实参一用0值，68行转速增加百分比=0，就取消了指数加速，转速仅线性增加。

功率管栅极电阻，要根据功率管特性调整。开关慢了发热多，开关快了可能会振荡，发热也会多。

最后的代码更新了什么？

代码中转速的计算方法是： 转过扇区边界时，数组Section_data[] 记录转过的精确角度和时间(PWM计数值);  记录 NUM_SECTION_AVERAGE +1 个扇区边界后，用 NUM_SECTION_AVERAGE 个扇区的角度、除时间，得出一秒转过的角度，再用一分钟转过的角度除360度得一分钟转过的圈数，就是 RPM 转速值了。
顺风起转时，要等转过 NUM_SECTION_AVERAGE +1 个扇区边界，才有 NUM_SECTION_AVERAGE 个扇区的角度和时间。所以在下图359行，Do_Spd_PI(累加到正开始做转速PI)赋值必须至少是 -NUM_SECTION_AVERAGE -1，否则开始做转速 PI 时转速数据不对，电流会突变、电流波形不连续。



另外把转速 PI 的运算频率，从10ms 一次，改为1ms 一次，加快了响应。

今天调试一个新板子，总结一下调试步骤：修改好电机Lq, Ld，绕线电阻RESISTER_COIL,以采样电阻及运放倍数CURRENT_Adc1000以后，核对以下事项

1，核对PWM,  PWM024 驱动上MOS,  PWM135 驱动下MOS。如果不是这样，代码改动稍大。
2，核对PWM 的输出极性，PWM 输出高时功率管导通，如果不是，在函数PWM_Init()中124~125行注释或放开反相函数。

3，核对电流运放的极性，电流流入电机时，运放输出电压增高。电流 ADC 的值为正。若正负反了，在ADC 中断里把Current_PWM01/PWM23/PWM45 数据取反。

4，核对电流 ADC 输入引脚与输出 PWM01/23/45 对应关系。

以上若没错，可以烧录代码，通电了。若转速旋钮=0，上电后在状态0，功率管关闭。这时可以在 ADC 中断代码中增加一个状态7（下面详述两处代码改动）。然后在仿真状态，依次写变量的值 Motor_Status=7,   Angle_q=0，PWM->MSKEN=0(PWM输出),  Id_set_f12 = CURRENT_Adc1000<<2 (电流值=1A）, 这个时候，Current_PWM01的值刚好是1A电流对应的ADC 值。

调试电路，代码如下稍做修改。
ADC 中断里，364行这里是增加的状态7，什么都不用做，这个状态用于仿真状态直接变量的值


main.c 中主循环这里，307行，增加if(Motor_Status != 7)排除状态7，即状态7也是什么都不做。


CURRENT_Adc1000 = 0xB333, 此值相当于0.25A电流值，设定电流1A, 就是把 Iq_Set_f12写成其4倍的值 = 0x0002CCCC
如下图，10毫欧电阻放大5.6倍相当于56毫欧。
电流1A时，5V 参考源，12位ADC 值是： （1A*56毫欧/5000毫伏）*4096 = 45.875,  仿真看到 Current_PWM01 = 45,
在0度时，是用Current_PWM23/PWM45计算Ia,Ib的， 所以，只要Current_PWM23/PWM45的电流和=45电流控制就是对的，Current_PWM01的值若比45小是ADC转换的时间窗太短造成的。


输出电压 Vq_out_f17 =1441344，右移17位得0.1V的数值是 ： 1441344/131072 = 11,  即输出电压Vq是1.1V，电机电阻是1欧，这个电压值也是对的。

有这个宏定义是 I/F 起动，启转阶段从功率管开始工作，电流就在控制范围内。即使换一个型号的电机、电感电阻有较大变化，也不易烧功率管，这是优点。建议初学者先用这个方法试着让电机起转。



若把此句注释掉，就是 V/F 起转，好处是起转快。因起转阶段不做电流 PI 控制、电流波动大，所以需小心确定起转电压。若换个型号的电机、电感电阻参数差异较大，需调整起转电压，否则可能过流。

游客 223.112.186.x 发表于 2024-2-23 14:39
楼主，每次都要采样母线电压的值吗？不太明白，母线电压不是固定不变的吗？请楼主解惑。另外，原理图对不 ...

如果是交流220V 整流得到的直流，有人为节省成本母线电容用的小，母线电压波动大，这时最好每次PWM 都测一次电压比较好。

此代码是三电阻或双电阻测电流，在PWM 计数起点测电流，即下MOS 导通中间。

我测试的板子，稍做了改动，只要测到母线电压和三相电流，就能转起来。ADC 引脚用哪个、就配置哪个就行。

游客 223.112.186.x 发表于 2024-3-6 15:41
关于PARK变换，求出id,iq,我下载的代码如下：（无法发送图片，只能复制）
////===求Idq,前俩实参最大正负65 ...

正余弦值 C11,C12,C21,C22有15位小数，所以Ia,Ib乘c11~C22后右移15位去掉小数, 加16384是四舍五入。

若不用浮点运算，整数除法，得到的只有整数的商和余数，比如 20~24 除10，=2.0~2.4， 商是整数部分2。25~29 除10，=2.5~2.9，商也是整数部分2，如何让整数部分是 3 呢？

整数运算没法加0.5，那就在被除数上，加除数的一半（等于加了0.5）。25~29, 加5后再除10 =3.0~3.4，整数部分刚好是3。而20~24 加5后除10 = 2.5~2.9，整数部分仍是 2。


也就是说，整数除法的四舍五入，是在除之前，先在被除数上加除数的一半，再做除法，结果就四舍五入了。

所以，右移15是除32768，四舍五入就在被除数上先加 16384。

在做位置估算时，要用到一个低通滤波器。低通带宽若太低，转速响应慢；若太高，起转时容易受干扰、同步慢。所以，可以启转成功后, 把带宽加倍，以加快转速的响应。

低通滤波器的带宽配置函数 Set_PWM_Frequency_LPF(72437760ul/gPWM_Period, 200);   参数一是数据采样频率, 即PWM 频率；参数二是低通滤波器的带宽“角频率”值 Ommega,  实参若用200，转折频点=200/3.14159/2 = 32Hz

此代码中，低通带宽在 main() 中配置后，未再配置。对于风机来说这样做没什么影响。


此低通带宽值在 ADC 中断里计算时用到，所以，可以在 ADC 中断里调用此函数、重新配置低通带宽。