AN1299 调整指南 1.1 配置双电流检测电阻模式 本文档介绍了 AN1299 PMSM 无传感器 FOC 的单电流检测电阻三相电流重构算法 (DS01299A_CN) 中所述算法调整所需的步骤和设置 1. 第一步, 用户需完成 AN1078 中的调整过程, 其中介绍了在具体电机和硬件上运行滑模控制器 (Slide Mode Controller, SMC) 所需的全部步骤 2. 应用运行后, 将以下参数从 AN1078 的 UserParms.h 文件导入 AN1299 的 UserParms.h 文件 表 1-1: 从 AN1078 导入 AN1299 UserParms.h 文件的参数启动参数 #define LOCKTIMEINSEC #define OPENLOOPTIMEINSEC #define INITIALTORQUE #define ENDSPEEDOPENLOOP 电机参数 #define POLEPAIRS #define PHASERES #define PHASEIND #define NOMINALSPEEDINRPM #define MINSPEEDINRPM #define FIELDWEAKSPEEDRPM 振荡器参数 #define PLLIN #define DESIREDMIPS PWM 和控制时序参数 #define PWMFREQUENCY #define DEADTIMESEC #define BUTPOLLOOPTIME #define SPEEDLOOPFREQ 滑模控制器参数 #define SMCGAIN #define MAXLINEARSMC #define FILTERDELAY 硬件参数 #define VDD DS70641A_CN 第 1 页
表 1-1: 从 AN1078 导入 AN1299 UserParms.h 文件的参数 ( 续 ) PI 系数 #define DKP #define DKI #define DKC #define DOUTMAX #define QKP #define QKI #define QKC #define QOUTMAX #define WKP #define WKI #define WKC #define WOUTMAX ADC 定标 #define DQK #define DQKA #define DQKB 弱磁 #define dqkfw0 #define dqkfw1 #define dqkfw2 #define dqkfw3 #define dqkfw4 #define dqkfw5 #define dqkfw6 #define dqkfw7 #define dqkfw8 #define dqkfw9 #define dqkfw10 #define dqkfw11 #define dqkfw12 #define dqkfw13 #define dqkfw14 #define dqkfw15 3. 首先让 AN1299 以双电流检测电阻模式运行 将电流检测电阻值添加到 UserParms.h 文件中 该电阻值从三相逆变器接至电源地 以使用 dspicdem MCHV 开发板为例说明 电阻连接如图 1-1 所示 图 1-1: DS70641A_CN 第 2 页
AN1299 调整指南 以上是双电流检测电阻的电阻值, 假设二者的值相同, 则按以下格式将这个 10 m 值输入到 UserParms.h 文件中 : 4. 设置电流检测电阻值后, 输入用于放大两个电流检测电阻的差分放大器增益 假设两个放大器增益相同, 见图 1-2 图 1-2: UserParms.h 的值为 :6.04K / (560 + 40.2) = 10.0633: 5. 所有参数都输入 AN1299 源代码以后, 将下面一行注释掉即可以双电流检测电阻模式运行应用代码 : 确保代码按 AN1078 调整步骤的说明运行 DS70641A_CN 第 3 页
1.2 配置单电流检测电阻模式 1. 应用代码以双电流检测电阻模式运行时, 在 UserParms.h 文件中定义以下内容来使能单电流检测电阻算法 : 2. 在 UserParms.h 文件中输入 IBUS 电流检测电阻的值 该电阻值从三相逆变器接至电源地 以使用 dspicdem MCHV 开发板为例说明 该电阻的位置如图 1-3 所示 图 1-3: 这是单电流检测电阻的电阻值 在 UserParms.h 文件中输入值 10 m, 如下所示 : 图 1-4: 3. 设置单电流检测电阻值后, 输入用于放大电流检测电阻的差分放大器增益, 见图 1-4 UserParms.h 的值为 :6.04K / (560 + 40.2) = 10.0633: DS70641A_CN 第 4 页
AN1299 调整指南 4. 完成硬件更改后, 现在开始调整 MPLAB IDE 在 MPLAB IDE 中使能 RTDM 和 DMCI 以便能对变量进行实时监控, 确保所测单电流检测电阻电流没有过多噪声, 并且单电流检测电阻测量的最小窗口宽度足以得到正常读数 默认情况下已经使能, 如下所示 5. 通过以下方式监控三个电流以及 IBUS: 这在 UserParms.h 文件中已经设置 6. 使电机仅在开环模式下运行, 这样能监控变量, 并且避免在电流测量不正确时发生堵转 要在开环模式下运行算法, 请确保定义以下内容 : 7. 下载代码并在使能 RTDM 的情况下运行 关于如何利用 RTDM 通信运行增强型演示的分步指导, 请参见源代码存档文件中的 AN1299 Demo ReadMe (MCHV).pdf 或 AN1299 Demo ReadMe (MCLV).pdf 文件 在启动爬坡后, 软件仍将处于开环模式, 因此不能使用所估算位置和速度来控制电机 重构后的电流 IA IB 和 IC 应类似正弦曲线, 见图 1-5 在过零时可能出现一些失真, 这是正常现象 DS70641A_CN 第 5 页
图 1-5: 图 1-5 显示了调整良好的系统中的电流 但是, 电流可能带有噪声, 如图 1-6 中的示例所示 图 1-6: DS70641A_CN 第 6 页
AN1299 调整指南 8. 注意, 如果已知 OPAMP 斜率和延时, 然后在以下定义中输入一个值 ( 单位为秒 ), 可对名为 tcrit 的滑动条进行调整 值 3.5E-6 是建议初始值, 可通过实验调整此值来消除 Ia Ib 和 Ic 中的噪声 9. 另一种方法是开始先将 tcrit 值设为零, 这意味着在测量单电流检测电阻电流时无模式修改, 结果类似于图 1-7 图 1-7: DS70641A_CN 第 7 页
10. 然后逐渐增加该值, 直到噪声不复存在 采用 dspicdem MCLV 和 Hurst 电机运行此应用笔记时, 消除重构信号中的所有噪声需要使用的值为 280 图 1-8: 请记住即使电流类似正弦曲线,tcrit 值越大, 电压波形中的失真就越多 电压失真会导致噪音, 需要将其降至最小 找到最佳 tcrit 值后, 使用以下公式将其换算为秒 : tcrit ( 秒 ) = tcrit / (MIPS * 2) 因此, 如果值 tcrit = 280 时具有最佳效果, 则需要将以下值输入 UserParms.h 中 : SSTCRITINSEC = 280 / (40 MIPS * 2) = 3.5 µs ( 假设 CPU 运行速度为 40 MIPS) 11. 设置 SSTCRITINSEC 后, 通过注释掉以下代码来使能闭环 : 注 : 如果任何用户参数定义发生改变, 需要重新编译项目并对 DSC 重新编程 DS70641A_CN 第 8 页
AN1299 调整指南 12. 运行电机, 测量运行在闭环模式下时的电流 在电机上施加一些负载, 观察对电机电流的影响, 其结果应如图 1-9 所示 图 1-9: 如果噪声仍然存在, 尝试微调 tcrit 值, 以获得更多时间来测量单电流检测电阻中电流 这样能使三相电流重构时的噪声达到最小 DS70641A_CN 第 9 页
1.3 调整步骤流程图 开始 1 以双电流检测电阻模式运行, 请参见 AN1078 调整步骤 使能 RTDM : #define RTDM 将参数从 AN1078 代码导入到 AN1299 代码 参见表 1-1 监控电流 : #define SNAP1 Ia #define SNAP1 Ib #define SNAP1 Ic #define SNAP1 Ibus 输入双电流检测电阻模式的电阻值 使能开环运行 : #define OPENLOOPONLY 输入双电流检测电阻模式的差分放大器增益 Ia Ib 和 Ic 是否有噪声? 是 通过注释掉 //#define SINGLESHUNT 禁用单电流检测电阻 调整 tcrit 滑动条的值消除噪声和尖峰 否 双电流检测电阻模式是否按 AN1078 运行? 否 请参见 AN1078 调整步骤来调整双电流检测电阻 结束 通过 tcrit 计算 SSTCRITINSEC 值, 在 UserParms.h 中输入值 是 通过定义 #define SINGLESHUNT 使能单电流检测电阻 通过注释掉 //#define OPENLOOPONLY 使能闭环 结束 输入单电流检测电阻值 输入差分放大器增益 1 DS70641A_CN 第 10 页
请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点 : Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标 Microchip 确信 : 在正常使用的情况下, Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一 目前, 仍存在着恶意 甚至是非法破坏代码保护功能的行为 就我们所知, 所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操作规范来使用 Microchip 产品的 这样做的人极可能侵犯了知识产权 Microchip 愿与那些注重代码完整性的客户合作 Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性 代码保护并不意味着我们保证产品是 牢不可破 的 代码保护功能处于持续发展中 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能 任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视为违反了 数字器件千年版权法案 (Digital Millennium Copyright Act) 如果这种行为导致他人在未经授权的情况下, 能访问您的软件或其他受版权保护的成果, 您有权依据该法案提起诉讼, 从而制止这种行为 提供本文档的中文版本仅为了便于理解 请勿忽视文档中包含的英文部分, 因为其中提供了有关 Microchip 产品性能和使用情况的有用信息 Microchip Technology Inc. 及其分公司和相关公司 各级主管与员工及事务代理机构对译文中可能存在的任何差错不承担任何责任 建议参考 Microchip Technology Inc. 的英文原版文档 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利, 它们可能由更新之信息所替代 确保应用符合技术规范, 是您自身应负的责任 Microchip 对这些信息不作任何明示或暗示 书面或口头 法定或其他形式的声明或担保, 包括但不限于针对其使用情况 质量 性能 适销性或特定用途的适用性的声明或担保 Microchip 对因这些信息及使用这些信息而引起的后果不承担任何责任 如果将 Microchip 器件用于生命维持和 / 或生命安全应用, 一切风险由买方自负 买方同意在由此引发任何一切伤害 索赔 诉讼或费用时, 会维护和保障 Microchip 免于承担法律责任, 并加以赔偿 在 Microchip 知识产权保护下, 不得暗中或以其他方式转让任何许可证 商标 Microchip 的名称和徽标组合 Microchip 徽标 dspic KEELOQ KEELOQ 徽标 MPLAB PIC PICmicro PICSTART PIC 32 徽标 rfpic 和 UNI/O 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的注册商标 FilterLab Hampshire HI-TECH C Linear Active Thermistor MXDEV MXLAB SEEVAL 和 The Embedded Control Solutions Company 均为 Microchip Technology Inc. 在美国的注册商标 Analog-for-the-Digital Age Application Maestro CodeGuard dspicdem dspicdem.net dspicworks dsspeak ECAN ECONOMONITOR FanSense HI-TIDE In-Circuit Serial Programming ICSP Mindi MiWi MPASM MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK mtouch Omniscient Code Generation PICC PICC-18 PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail REAL ICE rflab Select Mode Total Endurance TSHARC UniWinDriver WiperLock 和 ZENA 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的商标 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有 2010, Microchip Technology Inc. 版权所有 ISBN:978-1-60932-747-7 Microchip 位于美国亚利桑那州 Chandler 和 Tempe 与位于俄勒冈州 Gresham 的全球总部 设计和晶圆生产厂及位于美国加利福尼亚州和印度的设计中心均通过了 ISO/TS-16949:2002 认证 公司在 PIC MCU 与 dspic DSC KEELOQ 跳码器件 串行 EEPROM 单片机外设 非易失性存储器和模拟产品方面的质量体系流程均符合 ISO/TS- 16949:2002 此外, Microchip 在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了 ISO 9001:2000 认证 DS70641A_CN 第 11 页
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