XMC1300 无感FOC风机控制

XMC1300 无感FOC风机控制

2014英飞凌XMC 微控制器巡回研讨会

XMC1300无感FOC风机控制

直流无刷风机市场

英飞凌FOC控制方案介绍

相关评估套件

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直流无刷风机应用


FAN Motor

ACIM BLDC

梯形波控制简易正弦波控制无感FOC控制

风机用电机以及控制方式


Low efficiency

效率

噪声




相关评估套件


XMC1300无感FOC风机方案


控制方式无位置传感器 FOC

调制方式空间矢量脉宽调制（SVPWM）

电流采样方式单母线电阻，双/三桥臂电阻取样

电流放大电路运放、无运放

最大转速 9000转(4对极)

系统调试上位机软件

参考软件 Keil、DAVE3

代码尺寸 10K字节（Keil）

代码执行时间 FOC+位置估算器：~35uS

Ra RbRdc

S1

S2

S3

S4

S5

S6

Driver

CCU8

A/D

IdcIu

IvUdc

I/O

ASC

状态

显示

RS232VSP

XMC1302

PMSM

上位机界面

R1

R2

Udc~ 220V

Idc

Iu Iv

BEMF_U

BEMF_V

BEMF_W

Amplifiers




软件模块执行时间代码容量

FOC计算约25us 约10KBytes

估算器约10.5us

Total 35.5us 10KBytes 16位数据格式，未使用Math协处理器

2013-07 Copyright © Infineon Technologies AG 2013. All rights reserved.

16/32KByte 产品 Math优化版本

18.5us

XMC1300之于无感FOC控制


•32位Cortex-M0内核

•硬件除法、三角运算单元

强大的运算能力

•用户程序运行，提升性能

16K SARM

•支持移相PWM（SVPWM)

灵活的PWM生成单元CCU8

•两路电流同步采样

12位、1.28M ADC，双采保

•节省外围电路，位置检测

硬件比较器

•抗干扰性

5V供电

•应用领域

-40 ～105

Math协处理器


•64MHz

•并行于CPU 协处理器

•32/32, 32/16, 16/16

•0.5us 除法

•SIN,COS,ATAN …

• 𝑋 = 𝐾 𝑋2 + 𝑌2

• 𝑋 = 𝐾[𝑋 sin 𝑧 + 𝑌 cos[𝑧]]

三角运算

i

i

i

i

cossin

sincos

t

m

无感FOC运算

Park变换 Park逆变换位置估算

电流采样


XMC1302

3 Phase

PMSM

Power MOSFET

ADC Channel

3x, 6x, 12x

低成本

单母线电阻

电流采样


3 Phase

PMSM

Power MOSFET

ADC Channel 6

ADC Channel 7T0/4 T0/4T0/4 T0/4T1/2T2/2 T1/2 T2/2

S1

S3

S5

tdt

t

t

t

t

采样时刻

XMC1302

双桥臂电阻

实验波形图

单电阻三电阻

单电阻（无运放）开环->闭环波形


参考方案使用


硬件

电路设计

• 主要引脚分配使用建议配置

程序编译下载

系统调试 •使用上位机调试软件

硬件设计－引脚分配

功能引脚分配

PWM

PWMUH P0.0

PWMUL P0.1

PWMVH P0.2

PWMVL P0.3

PWMWH P0.8

PWMWL P0.9

硬件关断输入 TRAP P0.12

电流采样

Idc P2.9

Iu P2.11

Iv P2.10

Iw P2.3

可调电位器输入 POT P2.5

直流母线电压 Vdc P2.4

反电势采样

BEMFU P2.2

BEMFV P2.6

BEMFW P2.8


调试－上位机软件

电机参数设定


极对数

线<->线电阻

线<->线电感

置令


PWM参数设定


PWM频率

死区时间

被动电平

置令


电路参数设定


母线电压

采样电阻数目

电流放大倍数

置令


启动参数设定


锁定时间

锁定电流

开环加速时间

开环加速电流

置令


PI参数设定


转速环

电流环

置令


电机启动控制界面


置令

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