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极海G32R501低压无感双电机参考方案
傲娇树獭 | 2025-01-17 14:36:09    阅读:46   发布文章

无传感器电机控制技术,是指在电机控制系统中不使用位置或速度传感器,如编码器、霍尔传感器等,而是通过电机的电流电压信号来计算电机转子位置和速度,相对于有感电机控制,这种技术可以有效避免传感器干扰,在降低成本、提高系统可靠性以及简化电机结构方面具有显著优势。

 G32R501低压无感双电机.jpg 

随着无传感器电机控制技术的逐步成熟,其在工业自动化、旋翼飞行器、空调外机等领域迎来广阔的市场应用前景。极海紧跟行业技术发展趋势,推出G32R501低压无感双电机参考方案,主控芯片采用全新发布的G32R501实时控制MCU,具备灵敏感知、高效处理、精准控制等特性;本方案支持双电机无感FOC控制,单核条件下仅需24.8μs即可双电机执行完整电流环控制,内置静态(电阻、电感、磁链)参数辨识、在线电机电阻辨识功能,配置模型参考自适应,PI自整定,可实现对大多数永磁同步电机的自动控制。

 

应用领域.jpg 

低压无感双电机应用领域

 

极海低压无感双电机参考方案介绍 

  输入电源范围:DC 12V~48V

  输出峰值电流:20A

  最低控制频率:1Hz

  启动:满力矩闭环启动(4Hz及以上目标频率)

  控制方式:V/F、单电流闭环控制、双闭环控制

  PI参数:模型参考自适应

  其他功能:参数掉电保存、软件复位

  电机参数辨识:静态辨识电阻、电感、磁链,在线电阻辨识

  通讯方式:Modbus协议

  配套资料:配套自研上位机、用户手册等

 双电机功能框图.jpg 

G32R501实时控制MCU特点 

  内核与存储:基于Cortex-M52双核架构,主频250MHz,配备紧耦合内存(ITCM、DTCM)、I/D-Cache,Flash预取,实时性能高;

  扩展指令:极海自研紫电数学指令扩展单元,支持三角函数、开方、除法等;

  增强型控制外设:

· 16个PWM通道,多通道同步性能高,助力低速精准电机控制;

· 灵活的IP联动功能,PWM模块具有额外两个比较子模块(CMPC、CMPD)专门用于产生同步事件,可在计数器任意时刻产生事件,同步事件可传递至任一PWM模块同步PWM相位,并触发ADC开始采样;

  高精度模拟外设:

· 3个3.45MSPS的12-bit高速ADC快速准确采集模拟信号,减小信号延迟;

· ADC支持3.3V/2.5V内部参考源,2.5V参考源时,电压分辨率可提升32%,提高反馈信号采样精度;

  丰富通信接口:

CAN×2、I2C×1、UART×2、SPI×2、QSPI×1、LIN、PMBus×1。 

 G32R501 特性.png

软硬件介绍 

本方案硬件板卡由一个控制板和两个功率板组成。

  控制板-G32R501低压无感双电机.jpg

控制板 

  控制板为G32R501 Eval Board,搭载板上调试器CMSIS-DAP,用Type-C数据线连接电脑即可调试。Type-C接口通过隔离芯片传输信号,断开USB电源跳线后,与板上电路电气隔离,避免调试过程中有害电压损坏电脑;

  板上引出两个标准化排针接口,可连接两只功率板;

  极海自研上位机与控制板采用业界通用的modbus协议,利用控制板的板载调试器连接至PC端的上位机,可实现快捷调试。

 G32R501 EVAL电机扩展板.jpg

功率板

 

功率板包含MOS-FET三相逆变器及反馈信号采集电路,可输出3.3V电源给控制板供电。功率板压接到控制板的标准化排针上,可控制一路电机。

 

无感观测器 

本方案搭载无感观测器,实现高性能无感FOC控制,相较于传统观测器,具备以下优势:

· 低速性能:最低控制频率1Hz;

· 反馈信号:磁链、角度、转速、转矩;

· 角度信号:单周期快速收敛,支持满载闭环启动。

 无感观测器.png 

 

配套上位机 

本方案提供已编译好的示例程序固件和配套上位机。烧写固件到控制板后,连接上位机即可开始测试,开箱即用。 

 上位机界面.png

使用方案 

设置好拨码、烧写完成固件之后,按下图连接电源、电机和PC。开启电源,连接上位机测试电机控制功能。

 G32R501 EVAL双电机调试板.jpg


 

对于新电机,通过以下过程自动识别电机参数,自动计算出电流环Kp、Ki,数分钟内即可完成适配和启动:

设置保护和辨识参数→启动电机参数辨识→启动速度闭环控制

控制切换.png 

 

详细使用过程将配套使用指南提供指引。

波形图.jpg 

 

极海G32R501低压无感双电机参考方案,涵盖芯片、板块、算法、全功能电机控制示例程序固件、极海自研上位机、以及用户指南等完整的软硬件设计生态体系,可快速评估电机驱动性能,有助于工程师快速上手,加速客户项目量产落地。 

随着新能源与低空经济的快速发展,双电机控制系统在众多行业中的应用日益广泛,其在提升性能和能效方面发挥着至关重要的作用。极海G32R501低压无感双电机参考方案,旨在为客户提供性能卓越、高效且易于集成的解决方案。极海实时控制技术团队提供全方位的技术支持,可助力客户快速响应市场变化,实现更多领域的创新应用。

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珠海极海半导体有限公司,是一家致力于开发工业级/车规级微控制器、高性能模拟与混合信号IC及系统级芯片的集成电路设计型企业。可为客户提供核心可靠的芯片产品及方案,实现准确感应、安全传输和实时控制。
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