根据FOC的理论基础,对多FOC应用中的软件设计策略首先是框架的软件抽象,要遵循FOC引擎的设计原则:独立地提供方法库,统一的属性资源分配,面向对象的设计方法。

 

舒晓华介绍,FOC软件设计模块的重难点在于两方面:一是核心依赖是转子的电角度计算,包括:无感SMO、无感MRAS、有感HALL。二是FOC的电流重构方法,包括双电阻电流采样和单电阻电流采样,后者需重构PWM输出波形。为了支持多FOC,转子电角度计算方法需统一的接口如下:

 

初始化函数void xxx_Init(Struct *Pst);

角度计算函数uint16_t xxx_CalcAngle(Struct *Pst);

速度计算函数uint16_t xxx_GetSpeed(Struct *Pst);

 

MCU作为底层支持,对于多FOC电机应用中的MCU选型,舒晓华给出如下参考,主要包括ADC数量、PWM数量、OPAMP数量、MCU主频等。

多FOC的解决方案

通过采用先进的无位置传感器FOC控制策略,国民技术在一颗N32G455芯片上实现了压缩机FOC调速功能、风机转矩控制、电子膨胀阀控制、NTC检测、串口监控以及各种安全保护措施。

 

舒晓华介绍了N32G455系列的多FOC电机控制解决方案,通过内置最多7个快速比较器与PWM模块联动,快速响应刹车事件,拥有高达4个独立的5Msps的12bit ADC,支持PWM定时器连动自动触发采样。最重要的是配置高达144Hz的高性能32位ARM Cortex-M4F处理器,支持硬件乘除运算。

 

基于MCU控制的无刷直流电机消除了刷子磨损和弧形机构,该技术使电机具有更高的效率,更高的转矩-惯量比,更高的速度性能,更低的噪声,更好的热效率和低EMI特性。从而使电机在更低成本下可以更为高效的稳定可靠运行,并从整体上降低了整机成本。

 

据介绍,针对电机控制应用市场,国民技术有针对性地规划了系列化的芯片产品和解决方案,覆盖高、中、低电机市场应用。

如何快速搭建多FOC电机验证平台?

为了方便验证,舒晓华介绍了搭建多FOC电机验证平台“五步法”:环境准备、确认电机参数、确认开发板参数、确认角度计算方法、确认电机运行模式。以基于国民技术双FOC电机控制评估套件搭建多FOC电机验证平台为例:单FOC执行时间低至10.1us,电机带载正反转切换成功跨越零点电流波形、无角度丢失。