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AN1292_利用PLL估算器和弱磁技术实现PMSM无传感器FOC.pdf

BLDC

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本文档介绍了使用AN1292 《利用PLL 估算器和弱磁技术（FW）实现永磁同步电机（PMSM）的无传感器磁场定向控制（FOC）》（DS01292A_CN）中所述的算法来运行电机的分步过程。

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 2010 Microchip Technology Inc. DS70640A_CN 第1 页

AN1292 调整指南

本文档介绍了使用 AN1292 《利用 PLL 估算器和弱磁技术（FW）实现永磁同步电机

（PMSM）的无传感器磁场定向控制（FOC）》（DS01292A_CN）中所述的算法来运

行电机的分步过程。

1.1 设置软件参数

userparms.h 文件中定义了所有的主要可配置参数。使用 tuning_params.xls Excel

电子表格（见图 1-1）将参数修改为内部数值格式。此文件包含在 AN1292 归档文件

中，可以从 Microchip 网站（www.microchip.com）下载此文件。

将电机和硬件信息输入到此电子表格中之后，需要根据下面介绍的步骤，将计算出的参

数输入到 userparms.h 头文件中。

图 1-1： tuning_params.xls

第 1 步 —— 填写 tuning_params.xls Excel 电子表格中的以下参数：

a) 峰值电压

Peak Voltage 表示直流链路电容上的峰值电压。它还表示直流电源连接到直流链

路时的直流电压本身。如果从单相整流桥提供直流链路，则交流峰值电压将与整

流器连接：

演示软件中使用了一个 24 V

DC 电源，因此 Excel 电子表格中包含相应的值。如果

您要使用高电压 PMSM，则 115 VAC 的峰值电压为 163V。

ACpeak

ACrms



DS70640A_CN 第 2 页  2010 Microchip Technology Inc.

b) 峰值电流

Peak current 代表可以在内部表示的电流最大实际值，它取决于采集模块。考虑

ADC 的最大输入为 3.3V，采集电路的增益和电流检测电阻的值决定了适合

dsPIC

DSC 内部数字表示的最大电流值。反之，内部数字表示处于上限的电流

也表示峰值电流，因为可能会将其输入到指示的 Excel 电子表格字段中。

图 1-2：信号调理电路

对于上面图 1-2 中显示的电路，电流采集电路的放大增益为：

MCLV 的电流检测电阻值为 5mΩ，利用 ADC 输入可承受的最大电压 3.3V，可以

得出最大电流读数：

请注意，计算出的峰值电流（I

max

）与 Excel 电子表格文件（图 1-1）中指示的

峰值电流不同，这是因为第二个值是通过实验确定的，本文档后面的部分将对其

进行介绍（第 3-d 步）。

c) PWM 周期和死区

PWM Period 是此算法（AN1292）的采样和控制周期。

死区

表示功率半导体器

件从上一状态中恢复所需的时间，以防在任何逆变器桥臂上出现直通。在这些字

段中输入的值应与使用的值一致。

本应用笔记中包含的演示软件使用 2 µs 的死区，而使用的 PWM 周期为 50 µs，即

PWM 频率为 20 kHz。

d) 电机的电气参数

对于参数 Stator resistance (Rs)、Stator inductance (Ls) 和 Voltage constant (Kfi)，

请输入电机制造商提供的信息，也可以通过实验方式确定。

有关通过实验方式计算 Kfi 的详细信息，请参见应用笔记 AN1292 的 “ 调整和实

验结果 ” 一节。

m

单个电流检测电阻

R20

R22 R23+

-------------------------- -75==

max

REF

电流检测电阻值增益

----------------------------------------------------------

3.3

-------- -

0.005 75

-------------------------

4.4

A===

AN1292 调整指南

 2010 Microchip Technology Inc. DS70640A_CN 第 3 页

e) 标称速度和最大速度

Nominal speed 是制造商提供的参数，它表示在电机标牌上标示的标称电流和电

压下可达到的速度。

Maximum speed 也是制造商提供的参数，它主要取决于电机的机械参数。可以发

现，最大速度大于标称速度，并且两个值之间的区域处于恒定功率模式，这表示

应用了弱磁技术。

f) 预除法因数

Predivision 列对应于一个缩放常数，该缩放常数用于将计算出的归一化值转换到

数值表示范围 [-32768, 32767] 中。

预除法

缩放不仅应将常数转换至该范围，对于

电压常数（Kfi）倒数，也应该对其最初计算出的值进行除法运算，以便之后由于

弱磁技术而增加时，该值不会溢出数值表示范围。

在软件代码中可以找到除法运算项（左移）形式的预除法因数。

例如， NORM_LSDTBASE

预除法

缩放因子在电子表格中为 256，这会体现为以下

代码行：

estim.c

可以发现，由于之前的预除法因数为 2

，最终右移 7 位，而不是 15 位。

NORM_RS 的情况与之相同，它预除以 2，以便使 NORM_RS 保持在范围内，防止数

值溢出。这会使 estim.c 的相应代码部分移位 14 位而不是 15 位的以抵消最初

的预除法因数：

estim.c

对于 NORM_INVKFIBASE，

预除数

是 2，并在以下代码行中进行乘法来抵消预除

法因数：

estim.c

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养生的控制人

2023-07-25

这篇文件为研究和实施PMSM无传感器FOC的工程师们提供了很好的指导和参考。

RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC

_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9; 这段代码是对于STM32芯片的时钟配置代码。其中，RCC表示Reset and Clock Control，用于对系统时钟进行配置；而HSE表示High-Speed External，即高速外部时钟，一般使用晶振等外部时钟源；PLL表示Phase-Locked Loo

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这个警告信息是指在设置全局分配参数时，对于名为"set_global_assignment"的实体，指定了一个名为"IP_TOOL_NAME"的参数，值为"altera_pll"，实体为"PLL_5x"，SIP路径为"ip/PLL_5x/PLL_5x.sip"，库为"lib_PLL_5x"。然而，系统忽略了这个分配。可能的原因是该分配被忽略或不适用于当前的设计或工具版本。建议您检查分配参数的正

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