V2.12.1,平頭哥劍池集成開發(fā)環(huán)境（CDK）推出最新版。

自中科昊芯推出專題闡述HXS320F28034雙電機有感FOC控制系統(tǒng)實現(xiàn)以來，第一期主要分析了雙電機有感FOC控制原理，第二期著重分析了永磁BLDC的霍爾位置開環(huán)控制，第三期著重分析了永磁BLDC的雙閉環(huán)調(diào)速，本期基于平頭哥半導體有限公司的劍池集成開發(fā)環(huán)境（簡稱“CDK”）V2.12.1版本與HXS320F28034驅(qū)動一體板聯(lián)合開發(fā)永磁PMSM的雙閉環(huán)有感FOC調(diào)速，永磁雙閉環(huán)有感FOC雙電機協(xié)調(diào)控制內(nèi)容將在下期展開。

PMSM雙閉環(huán)有感FOC原理如圖1，系統(tǒng)給定轉(zhuǎn)速n*與差分增量式編碼器計算所得實際轉(zhuǎn)速nfbk相比較，經(jīng)速度PI運算得到q軸電流給定值iq*，采用id*=0控制，與霍爾電流采樣得到三相實際電流ia,ib,ic，經(jīng)CLARK與PARK變換所得d軸與q軸電流id,iq進行比較，經(jīng)電流PI輸出調(diào)節(jié)電壓Ud*,Uq*，經(jīng)反PARK變換得到調(diào)節(jié)電壓Uα*,Uβ*，經(jīng)空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM輸出三路開關管切換時間Tcm1,Tcm2,Tcm3，與三路PWM輸出的三角載波相比較得到六路調(diào)制脈寬，驅(qū)動控制三相六橋臂MOSFET逆變器通斷，實現(xiàn)雙閉環(huán)調(diào)速。

圖1

依照上述原理，設計HXS320F28034 PMSM雙閉環(huán)有感FOC系統(tǒng)如圖2，通過GPIO按鍵控制電機使能與轉(zhuǎn)速給定，轉(zhuǎn)子位置與速度檢測通過QEP模塊實現(xiàn)，電流采樣通過ADC模塊實現(xiàn)，經(jīng)雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)輸出PWM波的導通脈寬，從而實現(xiàn)電機調(diào)速。硬件連接如圖3，圖中的小黑色電路板為差分編碼轉(zhuǎn)換器，讀者可根據(jù)需要自行采購。

圖2

圖3

系統(tǒng)所采用的軟硬件開發(fā)環(huán)境詳見《芯教程|平頭哥CDK助力中科昊芯HX2000系列芯片之雙電機有感FOC控制系統(tǒng)專題（一）第一期：雙電機有感FOC控制原理》。

根據(jù)上述分析，基于CDK開發(fā)PMSM雙閉環(huán)FOC有感調(diào)速，代碼包括：PWM、QEP的外設GPIO引腳配置、三路三相PWM波輸出配置，QEP初始化配置與差分編碼器位置采樣、轉(zhuǎn)速與電角度計算、ADC初始化配置與電流采樣、PMSM斜坡啟動編碼器校正、PI調(diào)節(jié)算法、CLARK、PARK正逆變換、SVPWM算法調(diào)制的EPWM事件觸發(fā)中斷服務程序，主程序執(zhí)行調(diào)用，其中SVPWM算法調(diào)制的EPWM事件觸發(fā)中斷服務程序代碼為：

1.voidINTERRUPTepwm1_isr(void)

2.{

3./*出于安全考慮，默認驅(qū)動板上電時封波，按下GPIO7后，電機開始啟動*/

4.if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO7==0)

5.{

6.epwm_flag++;

7.}

8.

9./*判斷啟動脈沖信號是否產(chǎn)生，產(chǎn)生后電機開始啟動*/

10.if(epwm_flag!=0)

11.{

12./*啟動計時*/

13.start_step++;

14.

15./*扇區(qū)讀取:用于獲取確定的轉(zhuǎn)子初始位置與對應的SVPWM初始扇區(qū)*/

16.sector_uvw();

17.

18./*斜坡啟動與調(diào)速：300rpm斜坡加速啟動后調(diào)速，300個計數(shù)內(nèi)完成啟動*/

19.if((speed_ref<300)&&(start_step<=300))

20.{

21./*斜坡啟動*/

22.start_ramp();

23.}

24.else

25.{

26./*調(diào)速*/

27.speed_regulated();

28.}

29.

30./*轉(zhuǎn)速閉環(huán)*/

31.speed_loop();

32./*電流閉環(huán)*/

33.current_loop();

34.

35./*給定固定初始角度使電機轉(zhuǎn)過最大反電勢點，讀取校正值=此時脈沖計數(shù)*/

36.theta=theta_open;

37.

38./*根據(jù)差分編碼器的霍爾信號判斷電機反電勢是否處于最大值*/

39.if(theta==NA*_IQ7(PI/3)+_IQ7(PI/6))

40.{

41.iel_int++;

42.}

43./*反電勢最大時，切電角度閉環(huán)，使編碼器零位與電機零位對齊，完成啟動*/

44.if(iel_int!=0)

45.{

46./*計算電角度*/

47.theta=freq*_IQ7(2*PI);

48.}

49.

50./*兩相旋轉(zhuǎn)坐標系變換到兩相靜止坐標系*/

51.iPark();

52.

53./*空間矢量旋轉(zhuǎn)變換*/

54.svpwm_motor();

55./*調(diào)制占空比輸出配置*/

56.epwm_compare();

57.}

58.

59./*清除事件中斷的INT全局中斷*/

60.EPwm1Regs.ETCLR.bit.INT=1;

61.

62./*中斷應答，鎖定IER的第3組中斷向量*/

63.PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP3;

64.}

CDK上開發(fā)PMSM雙閉環(huán)FOC有感控制程序，其編譯結(jié)果為：

編譯通過后，就可以開始調(diào)試了，調(diào)試結(jié)果如下：

調(diào)試后，控制PMSM在400rpm~600rpm調(diào)速效果如下：

關于中科昊芯

“智由芯生 創(chuàng)享未來”，中科昊芯是數(shù)字信號處理器專業(yè)供應商。作為中國科學院科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)，瞄準國際前沿芯片設計技術(shù)，依托多年積累的雄厚技術(shù)實力及對產(chǎn)業(yè)鏈的理解，以開放積極的心態(tài)，基于開源指令集架構(gòu)RISC-V，打造多個系列數(shù)字信號處理器產(chǎn)品，并構(gòu)建完善的處理器產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)。產(chǎn)品具有廣闊的市場前景，可廣泛應用于工業(yè)控制及電機驅(qū)動、數(shù)字電源、光伏、儲能、新能源汽車、消費電子、白色家電等領域。