STM32 PMSM SDK V4.3 中文使用手册

ST电机控制培训--FOC控制2017.08MCUApplicationAgenda电机简介评估工具：IDE，GUI，Demo板STM32PMSMFOCSDKV4.3概述试验一：评估工具使用FOC控制基础理论API使用示例基于电机库开发项目试验二：API使用2电机简介电机分类2直流有刷电机2图片来源：基本原理：•通电导体在磁场中受到作用力•力的方向符合左手定则•力的大小为F=BIL*sinθ有刷直流电机构造特点：•一般情况下转子是绕组，定子为永磁体•电机内部有电刷-换向器速度控制方式：•通直流电，通过控制直流电压大小来控制速度，•电压固定时，通过控制PWM波的占空比控制平均电压大小；直流无刷电机-BLDC2基本原理通电线圈产生磁场，该磁场与永磁体磁场相互作用产生磁力矩，使得转子转动；BLDC构造特点：•转子是永磁体，定子为绕组•永磁体的磁化及其在转子上的分布是经过处理的•理想电流为方波电流，理想反电动势为梯形波控制方式：•需要控制器产生旋转磁场•使用方波电流控制产生最佳效果永磁同步电机-PMSM2PMSM构造特点：•转子是永磁体，定子为绕组，同BLDC•理想电流为正弦波电流，理想反电动势为正弦波控制方式：•需要控制器产生矢量旋转磁场•使用正弦波电流控制产生最佳效果红色：电流绿色：反电动势BLDCvsPMSM2两者在某些时候可以统一看作是同步电机对比这两种电机需要和控制方法放一起讨论•BLDC也可以使用矢量控制•PMSM也可以使用方波控制控制方法方波控制矢量控制控制途径简单，位置换向复杂，需要坐标变换转矩脉动波动大波动小运行噪声较高较低气隙大，参数稳定小，参数易饱和低速性能差优高转速性能较高较低评估工具：评估板，IDE，GUI马达控制评估板各种评估板供选择11MCSoftwareDevelopmentKit(SDK)(FWlibrary,GUI,collateralmaterials)ControlstagesPowerstagesFlexibleMCPlatformCompleteMCdrivesSTM32Nucleo+X-NUCLEOMCKIT有小电机EVB+功率板•可以灵活搭配MCU，功率板，符合目标开发目的22连接排线MCUEVB板功率板MCUEVB•MCUEVB拥有马达控制接口（34-Pin）22功率板-DC供电23功率板-AC供电23Nucleo功率板23电机控制整合板17电机控制套件(带电机)17IDE17支持多种IDE工具IAREmbeddedWorkbenchforARM•KeilEmbeddedDevelopmentToolsforARM,Cortex-M...•SW4STM32:freeIDEforSTM32onWindows,LinuxandOSX•注：如果使用的芯片是STM32F0或者STM32L0芯片，Keil有正版无代码限制版本工具软件–STMStudio17•不增加硬件基础上可观测变量变化趋势•配合DAC使用效果更佳电机控制库17PartNumberGeneralDescriptionSTSW-STM32018Drivingbipolarsteppermotorsusingamedium-densitySTM32F103xxmicrocontroller(AN2820)STSW-STM32056STM32F1xxmotorcontrolfirmwareforSTSPINL6474STSW-STM32100STM32PMSMFOCSoftwareDevelopmentKit-MClibrary(UM1052)STSW-STM8020STM8SandSTM8ABLDCandACIMmotorcontrolfirmwarelibraryV1.0(UM0708)X-CUBE-SPN1SteppermotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN11Lowvoltagethree-phasebrushlessDCmotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN12LowvoltagedualbrushDCmotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN13LowvoltagebrushDCmotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN2TwoaxessteppermotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN3HighpowersteppermotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN4DualbrushDCmotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN5BipolarsteppermotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN6LowvoltagesteppermotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN73-phasebrushlessDCmotordriversoftwareexpansionforSTM32CubeX-CUBE-SPN8Low-VoltageBLDCmotordriversoftwareexpansionforSTM32Cube本次培训所使用的Demo板可使用的电机库如红色标注的部分STM32PMSMFOCSDKV4.3概述STM32PMSMFOCSDKV4.3•SDKV4.3软件包包含：PMSMFOC固件库和STMCWorkbench(GUI)，允许用户使用STM32进行单或双PMSM马达的FOC的驱动，其支持STM32F0xx,STM32F1xx,STM32F2xx,STM32F3xx及STM32F4xx4整合：软件库+产品(MCU、功率器件等)+应用5•FOC:高动态性能••高频注入法(HFI)无传感器算法低CPU负荷，大部分时间用于应用软件上•同时控制2个马达高端应用，单/双马达控制•FOC矢量控制对马达进行高效控制••降低马达的噪音：正弦波电流硬件成本优化：1-shunt电流采中/低端应用要求：样，无传感器算法低端应用•Scalarcontrol•成本敏感应用STM32F4xx180MHZ,Cortex-M4STM32F2xx120MHZ,Cortex-M3STM32F3xx72MHZ,Cortex-M4STM32F10372MHZ,Cortex-M3STM32F0xx48MHZ,Cortex-M0STM32F10024MHZ,Cortex-M3STM8S24MHZ,STcoreFOCMCFWlibMCFWlibIndustrialmotordrivesFitness,wellnessandhealthcareHomeappliancesGamesFan算法集及MCU支持MCFWLIBv4.31/3shuntFluxWeakeningIPMSMMTPAFeedForwardSensor-less(STO+PLL)Sensor-less(STO+Cordic)EncoderHallsensorsStartupon-the-flySTMCWorkbenchsupportUSARTbasedcomprotocoladd-onMaxFOCF100~11kHzF0xx~12kHz3shuntICS(2)FreeRTOSMaxFOC(3)~23kHzDualFOCMaxFOC(3)F103~23kHzF2xx~40kHzMaxDualFOC(3)F103~20kHzF2xx~36kHzSTM32F103xHD/XL,STM32F2xxSTM32F103xLD/MDSTM32F100x,STM32F0xxSTM32F4xx,STM32F3xxNewMotorProfilerHFI(1)MaxFOC(3)F3xx~30kHzF4xx~50kHzMaxDualFOC(3)F3xx~27kHzF4xx~45kHz26STM32FSinglemotorDualmotor@20kHzPWM/10kHzFOCSTM32FConfigurationCodesize(Kb)RAMusage(Kb)CPUload(%)ConfigurationCodesize(KbRAMusage(Kb)CPUload(%)STM32F1001shunt/sensorless17.82.658.0NANANANASTM32F05x1shunt/sensorless16.72.745.2NANANANASTM32F103x3shunt/sensorless16.22.521.3Motor1&23shunt/sensorless17.53.949.4STM32F2x3shunt/sensorless15.52.613.9Motor1&23shunt/sensorless17.53.929.0STM32F30x3shunt/sensorless16.72.715.2(*)Motor1&23shunt/sensorless18.84.033.3STM32F4x3shunt/sensorless15.52.611.1Motor1&23shunt/sensorless17.53.923.5(*)+8%ifwithHFISTM32FOC性能指标SDKFOCV4.3新增特性新增工具：STMotorProfiler•测试马达参数工具软件•需要使用STDemo板18选择DemoBoard设置参数测试完成，给出电机参数FOCV4.3库新增支持芯片新增支持芯片STM32F446•ARM®32-bitCortex®-M4180MHz•浮点运算单元FPU+DSP指令集•支持QSPI•灵活存储器控制器（FMC)•增强USB，支持LinkPowerMode(LPM)FOCV4.3库新增支持芯片新增支持芯片STM32F07x•ARM®32-bitCortex®-M048MHz•12个Timer•有CANBus•DAC（两个通道输出）•两个电压比较器（COMP）•HDMI消费电子控制器(CEC)FOC4.3电机库支持的芯片型号•STM32F030C6/C8/K6/R8•STM32F051C6/C8/K6/K8/R6/R8•STM32F072x•STM32F100,STM32F103•STM32F103•STM32F302xB/C,STM32F303xB/C,STM32F302x6/x8•STM32F301C6/C8/K6/K8/R6/R8•STM32F2series•STM32F405xx,STM32F407xx,STM32F415xx,STM32F417xx,STM32F446xx新增STM32F0的3-shunt算法支持17使用1个ADC模块采样两相电流数据采样点需要符合2Ts+TcDT+max(TN,TR)得益于STM32的ADC灵活的硬件触发机制•ADC触发点可以在波形上任意平移支持AC6Workspace5forKEILµVisionwithsimpletimebaseSTM32F0xxSTM32F10xSTM32F2xxSTM32F30xSTM32F4xx6forIAREWARMwithsimpletimebaseSTM32F0xxSTM32F10xSTM32F10x_ExampleSTM32F2xxSTM32F30xSTM32F4xx4forIAREWARMwithFreeRTOSSTM32F10xSTM32F2xxST