自中科昊芯推出专题阐述HXSF双电机有感FOC控制系统实现以来，第一期主要分析了双电机有感FOC控制原理，第二期着重分析了永磁BLDC的霍尔位置开环控制，第三期着重分析了永磁BLDC的双闭环调速，第四期着重分析了永磁PMSM双闭环FOC调速，本期基于上期的方案做了一个拓展，增加了位置闭环优化，实现永磁电机三闭环有感伺服控制，并继续基于平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境（简称“CDK”）V2.12.1版本与HXSF驱动一体板联合开发。

PMSM三闭环有感伺服原理如图1，系统给定位置θ*与差分增量式编码器计算所得实际角度位置θ相比较，经位置PI运算得到给定转速n*，与差分增量式编码器计算所得实际转速nfbk相比较，经速度PI运算得到q轴电流给定值iq*，采用id*=0控制，与霍尔电流采样得到三相实际电流ia,ib,ic，经CLARK与PARK变换所得d轴与q轴电流id,iq进行比较，经电流PI输出调节电压Ud*,Uq*，经反PARK变换得到调节电压Uα*,Uβ*，经空间矢量脉宽调制SVPWM输出三路开关管切换时间Tcm1,Tcm2,Tcm3，与三路PWM输出三角载波相比较得到六路调制脉宽，驱动控制三相六桥臂MOSFET逆变器通断，实现三闭环伺服的位置精确控制。

图1PMSM三闭环有感伺服系统框图

依照上述原理，设计HXSFPMSM三闭环有感伺服系统如图2，通过GPIO按键控制电机使能与位置给定，转子位置与速度检测通过QEP模块实现，电流采样通过ADC模块实现，经三闭环PI调节输出PWM波的导通脉宽，从而实现电机角度位置的精确伺服控制。硬件连接如图3，图中的小黑色电路板为差分编码转换器，读者可根据需要自行采购。

图2系统硬件原理图

图3系统硬件连接

系统所采用的软硬件开发环境详见《芯教程丨平头哥CDK助力中科昊芯HX系列芯片之双电机有感FOC控制系统专题（一）》。

根据上述分析，基于CDK开发PMSM三闭环有感伺服系统，代码包括：PWM、QEP的外设GPIO引脚配置、三路三相PWM波输出配置，QEP初始化配置与差分编码器位置采样、转速与电角度计算、ADC初始化配置与电流采样、PMSM斜坡启动编码器校正、PI调节算法、CLARK、PARK正逆变换、SVPWM算法调制的EPWM事件触发中断服务程序，主程序执行调用，其中SVPWM算法调制的EPWM事件触发中断服务程序代码为：

1.voidINTERRUPTepwm1_isr(void)2.{3./*出于安全考虑，默认驱动板上电时封波，按下GPIO7后，电机开始启动*/4.if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO7==0)5.{6.epwm_flag++;7.}8./*判断启动脉冲信号是否产生，产生后电机开始启动*/9.if(epwm_flag!=0)10.{11./*启动计时*/12.start_step++;13./*扇区读取:用于获取确定的转子初始位置与对应的SVPWM初始扇区*/14.sector_uvw();15./*斜坡启动与调速：rpm斜坡加速启动后调速，个计数内完成启动*/16.if((speed_ref1)(start_step=))17.{18./*斜坡启动*/19.start_ramp();20.}21.else22.{if((speed_add!=0)

(speed_sub!=0))23.{24./*按计数，分配在不同时段实现调速与转子位置伺服控制*/25.speed_theta_regulated();26.if(theta_reg)27.{/*调速*/28.speed_regulated();29.}30.else31.{/*角度调整*/32.theta_regulated();33./*位置闭环*/34.servo_loop();35.}36.}37.}38./*转速闭环*/39.speed_loop();40./*电流闭环*/41.current_loop();42./*给定固定初始角度使电机转过最大反电势点，读取校正值=此时脉冲计数*/43.theta=theta_open;44./*根据差分编码器的霍尔信号判断电机反电势是否处于最大值*/45.if(theta==NA*_IQ7(PI/3)+_IQ7(PI/6))46.{47.iel_int++;48.}49./*反电势最大时，切电角度闭环，使编码器零位与电机零位对齐，完成启动*/50.if(iel_int!=0)51.{52./*计算电角度*/53.theta=freq*_IQ7(2*PI);54.}55./*两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系*/56.iPark();57./*空间矢量旋转变换*/58.svpwm_motor();59./*调制占空比输出配置*/60.epwm_

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkjg/246.html