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[导读]   本文将介绍使用STM最新推出Cortex-M4内核的MCU配合基于SLLIMM-nano二代系列功率模块在冰箱上的FOC 单电阻无传感器应用。随着国家能效政策的大力推广,越来越多的电机应用如

  本文将介绍使用STM最新推出Cortex-M4内核的MCU配合基于SLLIMM-nano二代系列功率模块在冰箱上的FOC 单电阻无传感器应用。随着国家能效政策的大力推广,越来越多的电机应用如洗衣机、风机、洗碗机、油烟机开始采样变频技术。在传统的电机驱动中,使用分立元件导致系统设计结构复制,可靠性降低,意法半导体(STM)推出针对小功率电机应用开发出一种结构紧凑,可靠性高的功率模块产品,称之为SLLIMM(Small Low-Loss Intelligent Molded Module)小型低损耗智能集成模块。在该模块中分两个系列,SLLIMM 系列和SLLIMM-nano系列。SLLIMM 系列为600V电压,10A到30A电流,SLLIMM-nano二代 为600V电压,5A电流。

  软件设计

  STM32F302C8T6 是STM最新推出基于Cortex-M4内核(内部有8MHZ RC 可以16 锁相环倍频)带有FPU(最大频率72MHZ)的产品,针对高性能电机驱动应用,其内部集成了一路专门用于电机控制的Advanced TImer,最高工作频率可达到128MHz,得益于Cortex-M4内核强大的运算能力,内部集成一个带宽可达8.2MHZ高速运放模块。强大的处理内核,内部集成高速运放足以满足磁场定向控制(FOC)对数据实时运算的要求,性价比极具竞争力。

  对于常见的内嵌永磁同步电机(I-PMSM) ,如冰箱压缩机,通常需要做饱压启动,会要求压缩机在重载的情况下短时间能启动成功,诸如类似滚筒洗衣,油烟机都会有类似的工作场景,所以ST在基于 Cortex-M4强大运算能力的基础上导入高频注入(HFI - High Frequency InjecTIon)功能,确保压缩机在大负载的环境下能在零速下顺利启动,进入正常运行模式。HFI功能需要基于STM提供的FOC SDK 4.0才能实现,同时STM也为了配合SDK 4.0的使用,在PC端提供了一个便捷易用的配置和在线实时调试软件ST Motor Control Workbench,方便用户快速入门(如图1)。

  

  图1 ST Motor Control Workbench GUI

  使用HFI功能,需要打开GUI 界面,在电机类型选择中选择”Internal PMSM”(目前HFI仅支持Ld

  

  图2 电机本体特征参数配置对话框

  通过GUI右侧的“Driver Management” 进入驱动管理模块页面,在出现的页面中选择“Speed PosiTIon Feedback Management” ,在弹出的对话框中选择“Main sensor”标签,通过“Sensor SelecTIon”下拉选择框,选中“ Sensor-less ( HFI + Observer )” (图 3) 。

  

  图 3

  同时为了满足HFI的调试要求,我们还需要进入通过GUI右侧的“Control Stage”进入“DAC Functionality”对话框,配合MCU自带的两个DAC模块输出调试需要的电流和电角度信号(图 4)。

  

  图 4

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