本文將介紹使用STM最新推出Cortex-M4內核的MCU配合基于SLLIMM-nano二代系列功率模塊在冰箱上的FOC 單電阻無傳感器應用。隨著國家能效政策的大力推廣,越來越多的電機應用如洗衣機、風機、洗碗機、油煙機開始采樣變頻技術。在傳統(tǒng)的電機驅動中,使用分立元件導致系統(tǒng)設計結構復制,可靠性降低,意法半導體(STM)推出針對小功率電機應用開發(fā)出一種結構緊湊,可靠性高的功率模塊產品,稱之為SLLIMM(Small Low-Loss Intelligent Molded Module)小型低損耗智能集成模塊。在該模塊中分兩個系列,SLLIMM 系列和SLLIMM-nano系列。SLLIMM 系列為600V電壓,10A到30A電流,SLLIMM-nano二代 為600V電壓,5A電流。
軟件設計
STM32F302C8T6 是STM最新推出基于Cortex-M4內核(內部有8MHZ RC 可以16 鎖相環(huán)倍頻)帶有FPU(最大頻率72MHZ)的產品,針對高性能電機驅動應用,其內部集成了一路專門用于電機控制的Advanced TImer,最高工作頻率可達到128MHz,得益于Cortex-M4內核強大的運算能力,內部集成一個帶寬可達8.2MHZ高速運放模塊。強大的處理內核,內部集成高速運放足以滿足磁場定向控制(FOC)對數據實時運算的要求,性價比極具競爭力。
對于常見的內嵌永磁同步電機(I-PMSM) ,如冰箱壓縮機,通常需要做飽壓啟動,會要求壓縮機在重載的情況下短時間能啟動成功,諸如類似滾筒洗衣,油煙機都會有類似的工作場景,所以ST在基于 Cortex-M4強大運算能力的基礎上導入高頻注入(HFI - High Frequency InjecTIon)功能,確保壓縮機在大負載的環(huán)境下能在零速下順利啟動,進入正常運行模式。HFI功能需要基于STM提供的FOC SDK 4.0才能實現,同時STM也為了配合SDK 4.0的使用,在PC端提供了一個便捷易用的配置和在線實時調試軟件ST Motor Control Workbench,方便用戶快速入門(如圖1)。
圖1 ST Motor Control Workbench GUI
使用HFI功能,需要打開GUI 界面,在電機類型選擇中選擇”Internal PMSM”(目前HFI僅支持Ld
圖2 電機本體特征參數配置對話框
通過GUI右側的“Driver Management” 進入驅動管理模塊頁面,在出現的頁面中選擇“Speed PosiTIon Feedback Management” ,在彈出的對話框中選擇“Main sensor”標簽,通過“Sensor SelecTIon”下拉選擇框,選中“ Sensor-less ( HFI + Observer )” (圖 3) 。
圖 3
同時為了滿足HFI的調試要求,我們還需要進入通過GUI右側的“Control Stage”進入“DAC Functionality”對話框,配合MCU自帶的兩個DAC模塊輸出調試需要的電流和電角度信號(圖 4)。
圖 4





