STM32 Motor Control SDK 6 ნაბიჯი Firmware Sensor Less Parameter
სპეციფიკაციები
- პროდუქტის დასახელება: STM32 ძრავის მართვის SDK – 6-საფეხურიანი firmware სენსორის გარეშე პარამეტრის ოპტიმიზაცია
- მოდელის ნომერი: UM3259
- რევიზია: Rev 1 – 2023 ნოემბერი
- მწარმოებელი: STMicroelectronics
- Webსაიტი: www.st.com
დასრულდაview
პროდუქტი განკუთვნილია ძრავის მართვის აპლიკაციებისთვის, სადაც როტორის პოზიცია უნდა განისაზღვროს სენსორების გამოყენების გარეშე. პროგრამული უზრუნველყოფა ოპტიმიზებს პარამეტრებს სენსორების გარეშე მუშაობისთვის, რაც საშუალებას აძლევს საფეხურების კომუტაციის სინქრონიზაციას როტორის პოზიციასთან.
BEMF ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენა:
უკანა ელექტრომოძრავი ძალის (BEMF) ტალღის ფორმა იცვლება როტორის პოზიციისა და სიჩქარის მიხედვით. ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენისთვის ხელმისაწვდომია ორი სტრატეგია:
უკანა EMF ზონდირება PWM OFF-ის დროს: მიიღეთ მცურავი ფაზა voltage ADC-ით, როდესაც დენი არ მიედინება, ნულოვანი გადაკვეთის იდენტიფიცირება ზღურბლზე დაყრდნობით.
უკანა EMF ზონდირება PWM ჩართვის დროს: Center=tap voltage აღწევს ავტობუსის მოცულობის ნახევარსtagე, ნულოვანი გადაკვეთის იდენტიფიცირება ბარიერის საფუძველზე (VS / 2).
STM32 ძრავის მართვის SDK – 6-საფეხურიანი firmware სენსორის გარეშე პარამეტრის ოპტიმიზაცია
შესავალი
ეს დოკუმენტი აღწერს, თუ როგორ უნდა მოხდეს კონფიგურაციის პარამეტრების ოპტიმიზაცია 6-საფეხურიანი, სენსორების გარეშე ალგორითმისთვის. მიზანი არის გლუვი და სწრაფი გაშვების პროცედურის მიღება, მაგრამ ასევე სტაბილური დახურული მარყუჟის ქცევა. გარდა ამისა, დოკუმენტი ასევე განმარტავს, თუ როგორ უნდა მიაღწიოთ სწორ გადართვას უკანა EMF ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენას შორის PWM OFF-სა და PWM ჩართვის დროს, როდესაც ძრავა ტრიალებს მაღალი სიჩქარით მოცულობით.tagმართვის რეჟიმის ტექნიკა. დამატებითი დეტალებისთვის 6-საფეხურიანი firmware ალგორითმის და ტtagელ/მიმდინარე მართვის ტექნიკა, იხილეთ მომხმარებლის სახელმძღვანელო, რომელიც შედის X-CUBE-MCSDK დოკუმენტაციის პაკეტში.
აბრევიატურა და აბრევიატურა
| აკრონიმი | აღწერა |
| MCSDK | ძრავის მართვის პროგრამული უზრუნველყოფის განვითარების ნაკრები (X-CUBE-MCSDK) |
| HW | აპარატურა |
| IDE | ინტეგრირებული განვითარების გარემო |
| MCU | მიკროკონტროლერის ერთეული |
| GPIO | ზოგადი დანიშნულების შეყვანა/გამომავალი |
| ADC | ანალოგური ციფრული გადამყვანი |
| VM | ტtage რეჟიმში |
| SL | სენსორების გარეშე |
| BEMF | უკანა ელექტრომამოძრავებელი ძალა |
| FW | Firmware |
| ZC | ნულოვანი გადაკვეთა |
| GUI | გრაფიკული მომხმარებლის ინტერფეისი |
| MC | ძრავის კონტროლი |
| OCP | ჭარბი დენის დაცვა |
| PID | პროპორციული-ინტეგრალ-წარმოებული (კონტროლერი) |
| SDK | პროგრამული უზრუნველყოფის დამუშავების ნაკრები |
| UI | მომხმარებლის ინტერფეისი |
| MC სამუშაო მაგიდა | ძრავის მართვის სამუშაო მაგიდის ხელსაწყო, MCSDK-ის ნაწილი |
| ძრავის პილოტი | საავტომობილო პილოტის ხელსაწყო, MCSDK-ის ნაწილი |
დასრულდაview
6-საფეხურიანი სენსორების გარეშე მართვის რეჟიმში, firmware იყენებს უკანა ელექტრომამოძრავებელ ძალას (BEMF), რომელიც იგრძნობა მცურავ ფაზაში. როტორის პოზიცია მიიღება BEMF-ის ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენით. ეს ჩვეულებრივ კეთდება ADC-ის გამოყენებით, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1. კერძოდ, როდესაც როტორის მაგნიტური ველი კვეთს მაღალი Z ფაზას, შესაბამისი BEMF მოცულობაtage ცვლის ნიშანს (ნულოვანი გადაკვეთა). BEMF ტtage-ის მასშტაბირება შესაძლებელია ADC-ის შეყვანაზე, რეზისტორის ქსელის წყალობით, რომელიც ყოფს მოცულობასtagე მოდის საავტომობილო ფაზიდან.
თუმცა, ვინაიდან BEMF სიგნალი სიჩქარის პროპორციულია, როტორის პოზიციის დადგენა შეუძლებელია გაშვებისას ან ძალიან დაბალი სიჩქარით. ამიტომ, ძრავა უნდა აჩქარდეს ღია მარყუჟში, სანამ საკმარისი BEMF voltage მიღწეულია. რომ BEMF ტtage იძლევა საფეხურის კომუტაციის სინქრონიზაციას როტორის პოზიციასთან.
შემდეგ აბზაცებში აღწერილია გაშვების პროცედურა და დახურული მარყუჟის ოპერაცია, მათ დასარეგულირებელ პარამეტრებთან ერთად.
BEMF ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენა
ფუნჯის გარეშე ძრავის უკანა EMF ტალღის ფორმა იცვლება როტორის პოზიციასთან და სიჩქარესთან ერთად და არის ტრაპეციის ფორმაში. სურათი 2 გვიჩვენებს დენის და უკანა EMF-ის ტალღის ფორმას ერთი ელექტრული პერიოდისთვის, სადაც მყარი ხაზი აღნიშნავს დენს (ტალღები იგნორირებულია სიმარტივისთვის), წყვეტილი ხაზი წარმოადგენს უკანა ელექტროძრავის ძალას, ხოლო ჰორიზონტალური კოორდინატი წარმოადგენს ელექტროს ძრავის ბრუნვის პერსპექტივა.
ყოველი ორი ფაზის გადართვის წერტილის შუა შეესაბამება ერთ წერტილს, რომლის უკანა ელექტრული ძალის პოლარობა შეიცვალა: ნულოვანი გადაკვეთის წერტილი. ნულოვანი გადაკვეთის წერტილის იდენტიფიცირების შემდეგ, ფაზის გადართვის მომენტი დაყენებულია 30°-იანი ელექტრული შეფერხების შემდეგ. BEMF-ის ნულოვანი გადაკვეთის გამოსავლენად, ცენტრალური ონკანი voltagე უნდა იყოს ცნობილი. ცენტრალური ონკანი უდრის იმ წერტილს, სადაც სამი ძრავის ფაზა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ზოგიერთი ძრავა ხელს უწყობს ცენტრალურ ონკანს. სხვა შემთხვევებში, მისი რეკონსტრუქცია შესაძლებელია ტtagე ფაზები. 6-საფეხურიანი ალგორითმი, რომელიც აქ არის აღწერილი, იღებს წინსვლასtagძრავის ფაზებთან დაკავშირებული BEMF სენსორული ქსელის არსებობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ცენტრალური ონკანის მოცულობაtage.
- ორი განსხვავებული სტრატეგია ხელმისაწვდომია ნულოვანი გადაკვეთის წერტილის იდენტიფიკაციისთვის
- უკანა EMF ზონდირება PWM OFF-ის დროს
- უკანა EMF ზონდირება PWM ჩართვის დროს (ამჟამად მხარდაჭერილია ტtagმხოლოდ e რეჟიმი)
PWM OFF დროის განმავლობაში, მცურავი ფაზა ტtage შეძენილია ADC-ის მიერ. ვინაიდან მცურავი ფაზაში დენი არ მიედინება და დანარჩენი ორი დაკავშირებულია მიწასთან, როდესაც BEMF კვეთს ნულს მცურავ ფაზაში, მას აქვს თანაბარი და საპირისპირო პოლარობა სხვა ფაზებზე: ცენტრალური ონკანის მოცულობა.tage, შესაბამისად, ნულია. მაშასადამე, ნულოვანი გადაკვეთის წერტილი იდენტიფიცირებულია, როდესაც ADC-ის კონვერტაცია აწევს განსაზღვრულ ზღურბლს ზემოთ ან ეცემა ქვემოთ.
მეორეს მხრივ, PWM ჩართვის დროს, ერთი ფაზა უკავშირდება ავტობუსის ტომსtage, და მეორე ადგილზე (სურათი 3). ამ მდგომარეობაში, ცენტრალური ონკანი voltage აღწევს ავტობუსის ტომის ნახევარსtage მნიშვნელობა, როდესაც BEMF მცურავ ფაზაში არის ნული. როგორც ადრე, ნულოვანი გადაკვეთის წერტილი იდენტიფიცირებულია, როდესაც ADC-ის კონვერტაცია მაღლა აწევს (ან ეცემა ქვემოთ) განსაზღვრულ ზღურბლს. ეს უკანასკნელი შეესაბამება VS / 2-ს.
BEMF სენსორული ქსელის დიზაინი
ნახაზ 4-ზე ნაჩვენებია BEMF-ის შესაცნობად ჩვეულებრივ გამოყენებული ქსელი. მისი მიზანია ძრავის ფაზის მოცულობის გაყოფაtage სათანადოდ იყოს შეძენილი ADC-ის მიერ. R2 და R1 მნიშვნელობები უნდა შეირჩეს ავტობუსის მოცულობის მიხედვითtagე დონე. მომხმარებელმა უნდა იცოდეს, რომ R1 / (R2 + R1) კოეფიციენტის დანერგვისას საჭიროზე გაცილებით დაბალია, BEMF სიგნალი შეიძლება იყოს ძალიან დაბალი და კონტროლი არასაკმარისად ძლიერი.
მეორეს მხრივ, საჭიროზე მაღალი თანაფარდობა გამოიწვევს D1 დამცავი დიოდების ხშირ ჩართვას/გამორთვას, რომელთა აღდგენის დენმა შეიძლება გამოიწვიოს ხმაური. რეკომენდებული ღირებულებაა:
R1 და R2-ის ძალიან დაბალი მნიშვნელობები თავიდან უნდა იქნას აცილებული, რათა შეზღუდოს დენი ძრავის ფაზიდან.
R1 ზოგჯერ დაკავშირებულია GPIO-სთან GND-ის ნაცვლად. ის საშუალებას აძლევს ქსელს ჩართოთ ან გამორთოთ მუშაობის დრო.
6-საფეხურიან firmware-ში GPIO ყოველთვის გადატვირთვის მდგომარეობაშია და ქსელი ჩართულია. თუმცა, D3-ის შესაძლო არსებობა გასათვალისწინებელია BEMF ზღურბლების დაყენებისას სენსორისთვის PWM ჩართვის დროს: ის ჩვეულებრივ ამატებს 0.5÷0.7 V იდეალურ ზღურბლს.
C1 განკუთვნილია ფილტრაციის მიზნებისთვის და არ უნდა ზღუდავდეს სიგნალის გამტარუნარიანობას PWM სიხშირის დიაპაზონში.
D4 და R3 განკუთვნილია BEMF_SENSING_ADC კვანძის სწრაფი განმუხტვისთვის PWM კომუტაციების დროს, განსაკუთრებით მაღალი მოცულობის დროსtage დაფები.
D1 და D2 დიოდები არჩევითია და უნდა დაემატოს მხოლოდ BEMF სენსორული ADC არხის მაქსიმალური რეიტინგების დარღვევის რისკის შემთხვევაში.
კონტროლის ალგორითმის პარამეტრების ოპტიმიზაცია
გაშვების პროცედურა
გაშვების პროცედურა ჩვეულებრივ შედგება სამი წამის თანმიმდევრობითtages:
- გასწორება. როტორი გასწორებულია წინასწარ განსაზღვრულ პოზიციაზე.
- ღია მარყუჟის აჩქარება. ტtage პულსები გამოიყენება წინასწარ განსაზღვრული თანმიმდევრობით, რათა შეიქმნას მაგნიტური ველი, რომელიც იწვევს როტორის ბრუნვის დაწყებას. თანმიმდევრობის სიჩქარე თანდათან იზრდება, რათა როტორმა მიაღწიოს გარკვეულ სიჩქარეს.
- გადართვა. მას შემდეგ, რაც როტორი გარკვეულ სიჩქარეს მიაღწევს, ალგორითმი გადადის დახურული მარყუჟის 6-საფეხურიანი კონტროლის თანმიმდევრობაზე, რათა შეინარჩუნოს კონტროლი ძრავის სიჩქარესა და მიმართულებაზე.
როგორც ნაჩვენებია სურათზე 5, მომხმარებელს შეუძლია დააკონფიგურიროს გაშვების პარამეტრები MC სამუშაო მაგიდაზე კოდის გენერირებამდე. ორი განსხვავებული მართვის რეჟიმი ხელმისაწვდომია:
- ტtage რეჟიმი. ალგორითმი აკონტროლებს სიჩქარეს ძრავის ფაზებზე გამოყენებული PWM სამუშაო ციკლის შეცვლით: სამიზნე ფაზა მოცულობაtage განსაზღვრულია სტარტაპ პრო-ს თითოეული სეგმენტისთვისfile
- მიმდინარე რეჟიმი. ალგორითმი აკონტროლებს სიჩქარეს დენის ცვლილებით, რომელიც მიედინება საავტომობილო ფაზებში: ამჟამინდელი მიზანი განისაზღვრება დამწყებ პრო-ს თითოეული სეგმენტისთვის.file
სურათი 5. გაშვების პარამეტრები MC სამუშაო მაგიდაზე
გასწორება
სურათზე 5, ფაზა 1 ყოველთვის შეესაბამება გასწორების საფეხურს. როტორი გასწორებულია 6-საფეხურიან პოზიციაზე, რომელიც ყველაზე ახლოს არის "საწყის ელექტრულ კუთხესთან".
მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ნაგულისხმევად, პირველი ფაზის ხანგრძლივობაა 1 ms. ამ ნაბიჯის დროს სამუშაო ციკლი ხაზობრივად იზრდება, რათა მიაღწიოს სამიზნე ფაზასtage (ფაზა მიმდინარე, თუ არჩეულია მართვის მიმდინარე რეჟიმი). თუმცა, მოცულობითი ძრავებით ან მაღალი ინერციის შემთხვევაში, სავარაუდო ხანგრძლივობა ან თუნდაც სამიზნე ფაზის მოცულობაtagელ/დენი შეიძლება არ იყოს საკმარისი როტაციის სწორად დასაწყებად.
მე-6 სურათზე მოცემულია შედარება არასწორი განლაგების პირობასა და სათანადოს შორის.
თუ 1 ფაზის სამიზნე მნიშვნელობა ან ხანგრძლივობა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ როტორი აიძულოს საწყის მდგომარეობაში, მომხმარებელს შეუძლია დაინახოს ძრავის ვიბრაცია ბრუნვის დაწყების გარეშე. ამასობაში იზრდება მიმდინარე შთანთქმა. გაშვების პროცედურის პირველ პერიოდში დენი იზრდება, მაგრამ ბრუნი არ არის საკმარისი ძრავის ინერციის დასაძლევად. ნახაზი 6 (A) ზედა ნაწილში მომხმარებელს შეუძლია ნახოს დენის ზრდა. თუმცა, BEMF-ის მტკიცებულება არ არსებობს: ძრავა შემდეგ ჩერდება. აჩქარების საფეხურის დაწყების შემდეგ, როტორის გაურკვეველი პოზიცია ხელს უშლის ალგორითმს გაშვების პროცედურის დასრულებაში და ძრავის გაშვებაში.
მოცულობის გაზრდაtagელექტრონულმა/მიმდინარე ფაზამ 1 ფაზაში შეიძლება მოაგვაროს პრობლემა.
ტtage რეჟიმი, სამიზნე ტtagგაშვების დროს შეიძლება მორგებული იყოს Motor Pilot-ით კოდის რეგენერაციის საჭიროების გარეშე. Motor Pilot-ში, ბრუნვის განყოფილებაში, იგივე აჩქარების პროfile მოხსენებულია სურათი 1-ზე (იხ. სურათი 7). გაითვალისწინეთ, რომ აქ ტtage ფაზა შეიძლება იყოს ნაჩვენები, როგორც პულსი დაყენებული ტაიმერის რეესტრში (S16A ერთეული), ან გამომავალი მოცულობის შესაბამისიtage (Vrms ერთეული).
მას შემდეგ რაც მომხმარებელი იპოვის შესაბამის მნიშვნელობებს, რომლებიც საუკეთესოდ ერგება ძრავას, ეს მნიშვნელობები შეიძლება განხორციელდეს MC workbench პროექტში. ის იძლევა კოდის რეგენერაციის საშუალებას ნაგულისხმევი მნიშვნელობის გამოსაყენებლად. ქვემოთ მოყვანილი ფორმულა ხსნის კორელაციას ტომს შორისtage ფაზა Vrms და S16A ერთეულებში.
მიმდინარე რეჟიმში, Motor Pilot GUI-ში, სამიზნე დენი ნაჩვენებია მხოლოდ S16A-ში. მისი გადაქცევა ampეს დამოკიდებულია შუნტის მნიშვნელობაზე და ampგამაგრების მომატება, რომელიც გამოიყენება დენის შემზღუდველ წრეში.
ღია მარყუჟის აჩქარება
მე-5 სურათზე ფაზა 2 შეესაბამება აჩქარების ფაზას. 6-საფეხურიანი თანმიმდევრობა გამოიყენება ძრავის დასაჩქარებლად ღია მარყუჟში, შესაბამისად, როტორის პოზიცია არ არის სინქრონიზებული 6-საფეხურიან თანმიმდევრობასთან. მაშინ მიმდინარე ფაზები უფრო მაღალია ვიდრე ოპტიმალური და ბრუნვის მომენტი უფრო დაბალია.
MC სამუშაო მაგიდაზე (სურათი 5) მომხმარებელს შეუძლია განსაზღვროს ერთი ან მეტი აჩქარების სეგმენტი. კერძოდ, მოცულობითი ძრავისთვის რეკომენდებულია მისი აჩქარება უფრო ნელი რ-ითamp უფრო ციცაბო რ-ის შესრულებამდე ინერციის დასაძლევადamp. ყოველი სეგმენტის განმავლობაში, მოვალეობის ციკლი წრფივად იზრდება, რათა მიაღწიოს მოცულობის საბოლოო სამიზნესtagამ სეგმენტის ე/მიმდინარე ფაზა. ამდენად, ის აიძულებს ფაზების ცვლას იმავე კონფიგურაციის ცხრილში მითითებული შესაბამისი სიჩქარით.
სურათი 8-ზე, შედარება აჩქარებას შორის მოცულობითtage ფაზა (A) ძალიან დაბალია და სათანადო (B) არის მოწოდებული.
თუ სამიზნე ტtagერთი ფაზის ე/დენი ან მისი ხანგრძლივობა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ ძრავამ მიაღწიოს შესაბამის სიჩქარეს, მომხმარებელს შეუძლია დაინახოს, რომ ძრავა ჩერდება და იწყებს ვიბრაციას. სურათი 8-ის ზედა ნაწილში, დენი უეცრად იზრდება, როდესაც ძრავა ჩერდება, ხოლო სათანადო აჩქარებისას, დენი იზრდება შეწყვეტის გარეშე. მას შემდეგ, რაც ძრავა ჩერდება, გაშვების პროცედურა ვერ ხერხდება.
მოცულობის გაზრდაtagე/მიმდინარე ფაზამ შესაძლოა მოაგვაროს პრობლემა.
მეორე მხრივ, თუ ტtagგანსაზღვრული ელ/დენი ფაზა ძალიან მაღალია, რადგან ძრავა არაეფექტურად მუშაობს ღია მარყუჟში, დენი შეიძლება გაიზარდოს და მიაღწიოს ზედმეტ დენს. ძრავა უეცრად ჩერდება და მოტორის პილოტი აჩვენებს ჭარბი დენის სიგნალიზაციას. დენის ქცევა ნაჩვენებია სურათზე 9.
მოცულობის შემცირებაtagე/მიმდინარე ფაზამ შესაძლოა მოაგვაროს პრობლემა.
გასწორების საფეხურის მსგავსად, სამიზნე ტtage/current შეიძლება მორგებული იყოს გაშვების დროს Motor Pilot-ით, კოდის რეგენერაციის საჭიროების გარეშე. შემდეგ, მისი დანერგვა შესაძლებელია MC workbench პროექტში, როდესაც იდენტიფიცირებული იქნება შესაბამისი პარამეტრი.
გადართვა
გაშვების პროცედურის ბოლო ნაბიჯი არის გადართვა. ამ ნაბიჯის დროს, ალგორითმი იყენებს გრძნეულ BEMF-ს, რათა მოახდინოს 6-საფეხურიანი თანმიმდევრობის სინქრონიზაცია როტორის პოზიციასთან. გადართვა იწყება სურათზე 10 ხაზგასმული პარამეტრში მითითებულ სეგმენტში. მისი კონფიგურაცია შესაძლებელია MC სამუშაო მაგიდის სენსორების გარეშე გაშვების პარამეტრის განყოფილებაში.
BEMF ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენის მოქმედი სიგნალის შემდეგ (ამ პირობის შესასრულებლად იხ. პუნქტი 2.1), ალგორითმი გადადის დახურული მარყუჟის ოპერაციაზე. გადართვის ნაბიჯი შეიძლება ვერ მოხერხდეს შემდეგი მიზეზების გამო:
- გადართვის სიჩქარე არ არის სათანადოდ კონფიგურირებული
- სიჩქარის მარყუჟის PI მოგება ძალიან მაღალია
- BEMF ნულოვანი გადაკვეთის მოვლენის გამოსავლენად ზღვრები სწორად არ არის დაყენებული
გადართვის სიჩქარე არასწორად არის კონფიგურირებული
სიჩქარე, რომლითაც იწყება გადართვა, ნაგულისხმევად იგივეა, რაც საწყისი სამიზნე სიჩქარე, რომლის კონფიგურაცია შესაძლებელია MC სამუშაო მაგიდის დისკის პარამეტრების განყოფილებაში. მომხმარებელმა უნდა იცოდეს, რომ სიჩქარის მარყუჟის დახურვისთანავე ძრავა მყისიერად აჩქარდება გადართვის სიჩქარიდან სამიზნე სიჩქარემდე. თუ ეს ორი მნიშვნელობა ერთმანეთისგან ძალიან შორს არის, შეიძლება მოხდეს ჭარბი დენის უკმარისობა.
სიჩქარის მარყუჟის PI მიღწევები ძალიან მაღალია
გადართვის დროს, ალგორითმი მოძრაობს წინასწარ განსაზღვრული თანმიმდევრობის იძულებიდან, რათა გაზომოს სიჩქარე და გამოითვალოს გამომავალი მნიშვნელობები შესაბამისად. ამრიგად, ის ანაზღაურებს ფაქტობრივ სიჩქარეს, რომელიც არის ღია მარყუჟის აჩქარების შედეგი. თუ PI მიღწევები ძალიან მაღალია, შეიძლება განიცადოთ დროებითი არასტაბილურობა, მაგრამ ეს შეიძლება გამოიწვიოს გადაჭარბებული დენის უკმარისობა, თუ გადაჭარბებულია.
სურათი 11 გვიჩვენებს და მაგampასეთი არასტაბილურობა ღია მარყუჟიდან დახურულ მარყუჟზე გადასვლისას.
არასწორი BEMF ზღურბლები
- თუ BEMF-ის არასწორი ზღვრები დაყენებულია, ნულოვანი გადაკვეთა გამოვლინდება წინასწარ ან გვიან. ეს იწვევს ორ მთავარ ეფექტს:
- ტალღის ფორმები ასიმეტრიულია და კონტროლი არაეფექტურია, რაც იწვევს ბრუნვის მაღალ ტალღებს (სურათი 12)
- სიჩქარის მარყუჟი ხდება არასტაბილური ბრუნვის ტალღების კომპენსაციის მცდელობით
- მომხმარებელი განიცდის სიჩქარის არასტაბილურ კონტროლს და, უარეს შემთხვევაში, ძრავის მართვის დესინქრონიზაციას კონტროლის კონტროლთან, რომელიც იწვევს გადაჭარბებულ მიმდინარეობას.
- BEMF ზღურბლების სათანადო დაყენება გადამწყვეტია ალგორითმის კარგი შესრულებისთვის. ზღურბლები ასევე დამოკიდებულია ავტობუსის მოცულობაზეtage ღირებულება და სენსორული ქსელი. რეკომენდირებულია მიმართოთ 2.1 განყოფილებას იმის შესამოწმებლად, თუ როგორ უნდა გასწორდეს ტtage დონეები ნომინალურ დონეზე დაყენებულია MC სამუშაო მაგიდაზე.
დახურული მარყუჟის ოპერაცია
თუ ძრავა დაასრულებს აჩქარების ფაზას, BEMF ნულოვანი გადაკვეთა გამოვლინდება. როტორი სინქრონიზებულია 6-საფეხურიანი თანმიმდევრობით და მიიღება დახურული მარყუჟის ოპერაცია. თუმცა, პარამეტრების შემდგომი ოპტიმიზაცია შეიძლება განხორციელდეს შესრულების გასაუმჯობესებლად.
მაგალითად, როგორც აღწერილია წინა ნაწილში 3.1.3 („არასწორი BEMF ზღურბლები“), სიჩქარის მარყუჟი, მაშინაც კი, თუ მუშაობს, შეიძლება არასტაბილურად გამოიყურებოდეს და BEMF ზღურბლებს შეიძლება გარკვეული დახვეწა დასჭირდეს.
გარდა ამისა, შემდეგი ასპექტები გასათვალისწინებელია, თუ ძრავას მოეთხოვება მუშაობა მაღალი სიჩქარით ან მაღალი PWM სამუშაო ციკლით:
PWM სიხშირე
- სიჩქარის მარყუჟის PI მიღწევები
- დემაგნიტიზაციის ბლანკის პერიოდის ფაზა
- შეფერხება ნულოვანი გადაკვეთისა და ნაბიჯის შეცვლას შორის
- გადართეთ PWM გამორთვისა და ჩართვის დროის სენსორებს შორის
PWM სიხშირე
სენსორების გარეშე 6-საფეხურიანი ალგორითმი ასრულებს BEMF-ის შეძენას ყოველ PWM ციკლში. ნულოვანი გადაკვეთის მოვლენის სწორად გამოსავლენად, საჭიროა საკმარისი რაოდენობის შესყიდვები. როგორც წესი, სწორი მუშაობისთვის, მინიმუმ 10 შესყიდვა 60 ელექტრული კუთხით იძლევა როტორის კარგ და სტაბილურ სინქრონიზაციას.
ამიტომ
სიჩქარის მარყუჟის PI მიღწევები
სიჩქარის მარყუჟის PI მიღწევები გავლენას ახდენს ძრავის რეაგირებაზე აჩქარების ან შენელების ნებისმიერ ბრძანებაზე. თეორიული აღწერა იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს PID რეგულატორი, სცილდება ამ დოკუმენტის ფარგლებს. თუმცა, მომხმარებელმა უნდა იცოდეს, რომ სიჩქარის მარყუჟის რეგულატორის მიღწევები შეიძლება შეიცვალოს მუშაობის დროს ძრავის პილოტის მეშვეობით და მორგებული იყოს სურვილისამებრ.
დემაგნიტიზაციის ბლანკის პერიოდის ფაზა
მცურავი ფაზის დემაგნიტიზაცია არის პერიოდი ფაზის ენერგიის შეცვლის შემდეგ, რომლის დროსაც, მიმდინარე გამონადენის გამო (სურათი 14), უკანა EMF კითხვა არ არის სანდო. ამიტომ, ალგორითმმა უნდა იგნორირება გაუკეთოს სიგნალს, სანამ ის არ დასრულდება. ეს პერიოდი განისაზღვრება MC workbench-ში, როგორც პროცენტიtage ნაბიჯია (60 ელექტრული გრადუსი) და შეიძლება შეიცვალოს მუშაობის დრო ძრავის პილოტის მეშვეობით, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 15. რაც უფრო მაღალია ძრავის სიჩქარე, მით უფრო სწრაფია დემაგნიტიზაციის პერიოდი. დემაგნიტიზაცია, ნაგულისხმევად, აღწევს სამ PWM ციკლზე დაყენებულ ქვედა ზღვარს მაქსიმალური ნომინალური სიჩქარის 2/3-ით. თუ ძრავის ინდუქციური ფაზა დაბალია და არ საჭიროებს დიდ დროს დემაგნიტიზაციას, მომხმარებელს შეუძლია შეამციროს დაფარვის პერიოდი ან სიჩქარე, რომლითაც დაყენებულია მინიმალური პერიოდი. თუმცა, არ არის რეკომენდებული დაფარვის პერიოდის დაწევა 2-3 PWM ციკლზე ქვემოთ, რადგან კონტროლმა შეიძლება გამოიწვიოს მოულოდნელი არასტაბილურობა საფეხურის შეცვლისას.
შეფერხება BEMF ნულოვანი გადაკვეთისა და ნაბიჯის შეცვლას შორის
BEMF ნულოვანი გადაკვეთის მოვლენის აღმოჩენის შემდეგ, ალგორითმი ჩვეულებრივ ელოდება 30 ელექტრულ გრადუსს ნაბიჯების თანმიმდევრობის შეცვლამდე (სურათი 16). ამგვარად, ნულოვანი გადაკვეთა განლაგებულია საფეხურის შუა წერტილში, რათა მიზანმიმართული იყოს მაქსიმალური ეფექტურობა.
ვინაიდან ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენის სიზუსტე დამოკიდებულია შესყიდვების რაოდენობაზე, შესაბამისად, PWM სიხშირეზე (იხ. განყოფილება 3.2.1), მისი აღმოჩენის სიზუსტე შეიძლება გახდეს აქტუალური მაღალი სიჩქარით. შემდეგ ის წარმოქმნის ტალღის ფორმების აშკარა ასიმეტრიულობას და დენის დამახინჯებას (იხ. სურათი 17). ამის კომპენსირება შესაძლებელია ნულოვანი გადაკვეთის აღმოჩენასა და ნაბიჯის შეცვლას შორის დაყოვნების შემცირებით. ნულოვანი გადაკვეთის დაყოვნება შეიძლება შეიცვალოს მომხმარებლის მიერ საავტომობილო პილოტის მეშვეობით, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 18.
გადართეთ PWM გამორთვისა და ჩართვის დროის სენსორებს შორის
სიჩქარის ან დატვირთვის დენის გაზრდისას (ანუ ძრავის გამომავალი ბრუნვის მომენტი), იზრდება PWM მართვის ციკლი. ამრიგად, დრო სampBEMF-ის დამაგრება OFF-ის დროს მცირდება. სამუშაო ციკლის 100%-მდე მისასვლელად, ADC-ის კონვერტაცია ამოქმედდება PWM-ის ჩართვის დროს, რითაც გადადის BEMF სენსორიდან PWM OFF-ის დროს PWM ჩართვის დროს.
BEMF ზღურბლების არასწორი კონფიგურაცია ჩართვის დროს იწვევს იმავე საკითხებს, რომლებიც აღწერილია 3.1.3 ნაწილში („არასწორი BEMF ზღურბლები“).
ნაგულისხმევად, BEMF ON სენსორული ზღურბლები დაყენებულია ავტობუსის მოცულობის ნახევარზეtage (იხ. ნაწილი 2.1). მომხმარებელმა უნდა გაითვალისწინოს, რომ რეალური ზღვრები დამოკიდებულია ავტობუსის მოცულობაზეtagღირებულებისა და სენსორული ქსელი. მიჰყევით პუნქტში 2.1 მითითებებს და დარწმუნდით, რომ გაასწორეთ ტომიtage დონე ნომინალურ დონეზე დაყენებულია MC სამუშაო მაგიდაზე.
ზღვრების და PWM სამუშაო ციკლის მნიშვნელობები, რომლებშიც ალგორითმი ცვლის OFF-სა და ON-სენსინგს შორის, მოქმედების დროის კონფიგურირებადია Motor Pilot-ის მეშვეობით (სურათი 19) და ხელმისაწვდომია ტომშიtagმართვის მხოლოდ e-რეჟიმში.
პრობლემების მოგვარება
რაზე უნდა ვიზრუნო ძრავის სწორად დასატრიალებლად სენსორული 6-საფეხურიანი ალგორითმით? ძრავის დატრიალება სენსორად ნაკლები 6-საფეხურიანი ალგორითმით გულისხმობს BEMF სიგნალის სწორად ამოცნობას, ძრავის აჩქარებას და როტორის სინქრონიზაცია საკონტროლო ალგორითმთან. BEMF სიგნალების სათანადო გაზომვა მდგომარეობს BEMF სენსორული ქსელის ეფექტურ დიზაინში (იხ. სექცია 2.1). სამიზნე ტtagე (ტtage mode მართვა) ან მიმდინარე (მიმდინარე რეჟიმის მართვა) გაშვების თანმიმდევრობით დამოკიდებულია ძრავის პარამეტრებზე. ტომის განმარტება (და საბოლოოდ ხანგრძლივობა).tagე/მიმდინარე ფაზა გასწორების, აჩქარებისა და გადართვის საფეხურების დროს გადამწყვეტია წარმატებული პროცედურისთვის (იხ. ნაწილი 3).
საბოლოო ჯამში, როტორის სინქრონიზაცია და სიჩქარის ძრავის ნომინალურ სიჩქარემდე გაზრდის შესაძლებლობა დამოკიდებულია PWM სიხშირის ოპტიმიზაციაზე, BEMF ზღურბლებზე, დემაგნიტიზაციის პერიოდსა და ნულოვანი გადაკვეთის გამოვლენასა და ნაბიჯის შეცვლას შორის შეფერხებაზე, როგორც ეს აღწერილია ნაწილი 3.2.
რა არის BEMF რეზისტორების გამყოფის სწორი მნიშვნელობა?
მომხმარებელმა უნდა იცოდეს, რომ BEMF რეზისტორების გამყოფის არასწორმა მნიშვნელობამ შეიძლება გააუქმოს ძრავის სწორად მართვის ნებისმიერი შანსი. დამატებითი დეტალებისთვის, თუ როგორ უნდა შეიმუშაოთ BEMF სენსორული ქსელი, იხილეთ სექცია 2.1.
როგორ დავაკონფიგურიროთ გაშვების პროცედურა?
- გაშვების პროცესის ოპტიმიზაციისთვის რეკომენდებულია გადაბრუნების ფაზის თითოეული ეტაპის ხანგრძლივობის გაზრდა რამდენიმე წამამდე. ამის შემდეგ შესაძლებელია იმის გაგება, აჩქარებს თუ არა ძრავა სწორად, ან ღია მარყუჟის პროცედურის რომელ სიჩქარეზე/საფეხურზე ვერ ხერხდება.
- არ არის მიზანშეწონილი მაღალი ინერციის ძრავის აჩქარება ძალიან ციცაბო ramp.
- თუ კონფიგურირებული ტომიtagფაზა ან მიმდინარე ფაზა ძალიან დაბალია, ძრავა ჩერდება. თუ ის ძალიან მაღალია, ჭარბი დენი ამოქმედდება. თანდათან იზრდება ტომიtage ფაზა (ტtage mode მართვა) ან დენი (მიმდინარე რეჟიმის მართვა) გასწორების და აჩქარების საფეხურების დროს მომხმარებელს საშუალებას აძლევს გაიგოს ძრავის მუშაობის დიაპაზონი. მართლაც, ეს ხელს უწყობს ოპტიმალურის პოვნას.
- როდესაც საქმე ეხება დახურულ მარყუჟის ოპერაციაზე გადასვლას, PI-ს მოგება თავდაპირველად უნდა შემცირდეს, რათა გამოირიცხოს კონტროლის დაკარგვა ან არასტაბილურობა სიჩქარის მარყუჟის გამო. ამ ეტაპზე, დარწმუნებული უნდა იყოთ, რომ BEMF სენსორული ქსელი სწორად არის დაპროექტებული (იხ. განყოფილება 2.1) და BEMF სიგნალი სწორად შეძენილი გადამწყვეტია. მომხმარებელს შეუძლია BEMF-ის წაკითხვაზე წვდომა და მისი დახაზვა Motor Pilot-ში (იხ. სურათი 20) ხელსაწყოს ASYNC ნახაზების განყოფილებაში არსებული BEMF_U, BEMF_V და BEMF_U რეგისტრების არჩევით. მას შემდეგ, რაც ძრავა მუშაობს გაშვებულ მდგომარეობაში, სიჩქარის მარყუჟის კონტროლერის მიღწევების ოპტიმიზაცია შესაძლებელია. დამატებითი დეტალებისთვის ან პარამეტრების ოპტიმიზაციისთვის იხილეთ სექცია 3 და განყოფილება 3.2.
რა გავაკეთო, თუ ძრავა არ მოძრაობს გაშვებისას?
- გაშვებისას, წრფივი მზარდი ტომიtagე (ტtagე რეჟიმის მართვა) ან დენი (მიმდინარე რეჟიმის მართვა) მიეწოდება ძრავის ფაზებს. მიზანია მისი გასწორება ცნობილ და წინასწარ განსაზღვრულ პოზიციაზე. თუ ტtage არ არის საკმარისად მაღალი (განსაკუთრებით მაღალი ინერციის მუდმივი ძრავებით), ძრავა არ მოძრაობს და პროცედურა მარცხდება. შესაძლო გადაწყვეტილებების შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ ნაწილი 3.1.1.
რა გავაკეთო, თუ ძრავა არ დაასრულებს აჩქარების ფაზას?
გასწორების ფაზის მსგავსად, ძრავა აჩქარებულია ღია მარყუჟში ხაზოვანი მზარდი მოცულობის გამოყენებით.tagე (ტtage mode მართვა) ან მიმდინარე (მიმდინარე რეჟიმის მართვა) ძრავის ფაზებამდე. ნაგულისხმევი მნიშვნელობები არ ითვალისწინებს შესაძლო გამოყენებულ მექანიკურ დატვირთვას, ან ძრავის მუდმივები არ არის ზუსტი და/ან ცნობილი. ამიტომ, აჩქარების პროცედურა შეიძლება წარუმატებელი იყოს ძრავის გაჩერების ან გადაჭარბებული დენის მოვლენის გამო. შესაძლო გადაწყვეტილებების შესახებ დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ ნაწილი 3.1.2.
რატომ არ გადადის ძრავა დახურულ სიჩქარიან ციკლში?
თუ ძრავა სათანადოდ აჩქარებს სამიზნე სიჩქარეს, მაგრამ ის მოულოდნელად ჩერდება, შეიძლება რაღაც არასწორი იყოს BEMF ზღურბლის კონფიგურაციაში ან PI კონტროლერის მატება. დამატებითი დეტალებისთვის იხილეთ სექცია 3.1.3.
რატომ გამოიყურება სიჩქარის მარყუჟი არასტაბილურად?
მოსალოდნელია გაზომვის ხმაურის ზრდა სიჩქარესთან ერთად, რადგან რაც უფრო მაღალია სიჩქარე, მით ნაკლებია BEMF s-ის რაოდენობა.amples ნულოვანი გადაკვეთის აღმოჩენისთვის და, შესაბამისად, მისი გაანგარიშების სიზუსტე. თუმცა, სიჩქარის მარყუჟის გადაჭარბებული არასტაბილურობა ასევე შეიძლება იყოს არასწორი BEMF ზღურბლის ან PI მიღწევების სიმპტომი, რომელიც არ არის სწორად კონფიგურირებული, როგორც ხაზგასმულია 3.1.3 ნაწილში.
- როგორ გავზარდო მაქსიმალური მისაწვდომი სიჩქარე?
მაქსიმალური მისაწვდომი სიჩქარე ჩვეულებრივ შემოიფარგლება რამდენიმე ფაქტორით: PWM სიხშირე, სინქრონიზაციის დაკარგვა (გადაჭარბებული დემაგნიტიზაციის პერიოდის ან არასწორი დაყოვნების გამო ნულოვანი გადაკვეთის აღმოჩენასა და ნაბიჯის შეცვლას შორის), არასწორი BEMF ზღურბლები. დამატებითი დეტალებისთვის, თუ როგორ უნდა მოხდეს ამ ელემენტების ოპტიმიზაცია, იხილეთ სექცია 3.2.1, სექცია 3.2.3, განყოფილება 3.2.4 და განყოფილება 3.2.5.
რატომ ჩერდება ძრავა მოულოდნელად გარკვეული სიჩქარით?
ეს, სავარაუდოდ, გამოწვეულია PWM-ზე სენსორული BEMF ბარიერის არაზუსტი კონფიგურაციის გამო. დამატებითი დეტალებისთვის იხილეთ სექცია 3.2.5.
გადასინჯვის ისტორია
ცხრილი 2. დოკუმენტის გადასინჯვის ისტორია
| თარიღი | ვერსია | ცვლილებები |
| 24-ნოე-2023 | 1 | თავდაპირველი გამოშვება. |
მნიშვნელოვანი შენიშვნა - წაიკითხეთ ყურადღებით
STMicroelectronics NV და მისი შვილობილი კომპანიები ("ST") იტოვებენ უფლებას ნებისმიერ დროს განახორციელონ ცვლილებები, შესწორებები, გაუმჯობესებები, მოდიფიკაციები და გაუმჯობესებები ST პროდუქტებში და/ან ამ დოკუმენტში შეტყობინების გარეშე. მყიდველებმა უნდა მიიღონ უახლესი შესაბამისი ინფორმაცია ST პროდუქტების შესახებ შეკვეთების განთავსებამდე. ST-ის პროდუქტები იყიდება ST-ის გაყიდვის პირობებისა და პირობების შესაბამისად, რომლებიც შეკვეთის დადასტურების მომენტში არსებობს.
მყიდველები არიან მხოლოდ პასუხისმგებელი ST პროდუქტების არჩევანზე, შერჩევასა და გამოყენებაზე და ST არ იღებს პასუხისმგებლობას განაცხადის დახმარებაზე ან მყიდველების პროდუქტების დიზაინზე.
არავითარი ლიცენზია, გამოხატული თუ ნაგულისხმევი, რაიმე ინტელექტუალური საკუთრების უფლებაზე არ არის გაცემული ST-ის მიერ აქ.
მყიდველები არიან მხოლოდ პასუხისმგებელი ST პროდუქტების არჩევანზე, შერჩევასა და გამოყენებაზე და ST არ იღებს პასუხისმგებლობას განაცხადის დახმარებაზე ან მყიდველების პროდუქტების დიზაინზე.
არავითარი ლიცენზია, გამოხატული თუ ნაგულისხმევი, რაიმე ინტელექტუალური საკუთრების უფლებაზე არ არის გაცემული ST-ის მიერ აქ.
ST პროდუქტების ხელახალი გაყიდვა წინამდებარე ინფორმაციისგან განსხვავებული დებულებებით გააუქმებს ST-ის მიერ ასეთ პროდუქტზე გაცემულ ნებისმიერ გარანტიას.
ST და ST ლოგო ST-ის სავაჭრო ნიშნებია. დამატებითი ინფორმაციისთვის ST სავაჭრო ნიშნების შესახებ იხილეთ www.st.com/trademarkს. ყველა სხვა პროდუქტის ან სერვისის სახელი მათი შესაბამისი მფლობელების საკუთრებაა.
ამ დოკუმენტის ინფორმაცია ანაცვლებს და ცვლის ადრე მოწოდებულ ინფორმაციას ამ დოკუმენტის ნებისმიერ წინა ვერსიაში.
© 2023 STMicroelectronics – ყველა უფლება დაცულია
ST და ST ლოგო ST-ის სავაჭრო ნიშნებია. დამატებითი ინფორმაციისთვის ST სავაჭრო ნიშნების შესახებ იხილეთ www.st.com/trademarkს. ყველა სხვა პროდუქტის ან სერვისის სახელი მათი შესაბამისი მფლობელების საკუთრებაა.
ამ დოკუმენტის ინფორმაცია ანაცვლებს და ცვლის ადრე მოწოდებულ ინფორმაციას ამ დოკუმენტის ნებისმიერ წინა ვერსიაში.
© 2023 STMicroelectronics – ყველა უფლება დაცულია
დოკუმენტები / რესურსები
 |
STMicroelectronics STM32 Motor Control SDK 6 ნაბიჯი Firmware Sensor Less Parameter [pdf] მომხმარებლის სახელმძღვანელო STM32 ძრავის კონტროლის SDK 6 საფეხურიანი Firmware სენსორი ნაკლები პარამეტრი, ძრავის კონტროლი SDK 6 ნაბიჯი Firmware სენსორი ნაკლები პარამეტრი, ნაბიჯი Firmware სენსორი ნაკლები პარამეტრი, Firmware სენსორი ნაკლები პარამეტრი, სენსორი ნაკლები პარამეტრი, ნაკლები პარამეტრი, პარამეტრი |
