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使用霍尔传感器的 PMSM 的磁场定向控制

此示例使用:

打开模型

此示例采用磁场定向控制 (FOC) 方法来控制三相永磁同步电机 (PMSM) 的转速。FOC 算法需要转子位置反馈，通过使用霍尔传感器获得该反馈。有关 FOC 的详细信息，请参阅磁场定向控制 (FOC)。

此示例使用霍尔传感器来测量转子位置。霍尔效应传感器根据施加磁场的强度更改其输出电压。一个 PMSM 由三个霍尔传感器组成，这三个传感器的电气间隔为 120 度。采用这种设置的 PMSM 可以提供六种有效的二进制状态组合（例如，001、010、011、100、101 和 110）。传感器以 60 度的倍数提供转子的角位置，控制器用它来计算角速度。然后，控制器使用角速度来计算转子的精确角位置。

模型

该示例包括以下模型：

您可以将这些模型用于仿真和代码生成。

对于可用于不同硬件配置的模型名称，请参阅“生成代码并将模型部署到目标硬件”一节中的“必需的硬件”主题。

必需的 MathWorks 产品

要仿真模型，您需要：

1.对于模型：mcb_pmsm_foc_hall_f28069m

  • Motor Control Blockset™

  • Fixed-Point Designer™

2.对于模型：mcb_pmsm_foc_hall_f28379d

  • Motor Control Blockset™

要生成代码并部署模型，您需要：

1.对于模型：mcb_pmsm_foc_hall_f28069m

  • Motor Control Blockset™

  • Embedded Coder®

  • C2000™ Microcontroller Blockset

  • Fixed-Point Designer™

2.对于模型：mcb_pmsm_foc_hall_f28379d

  • Motor Control Blockset™

  • Embedded Coder®

  • C2000™ Microcontroller Blockset

  • Fixed-Point Designer™（仅在优化代码生成时需要）

前提条件

1.获取电机参数。我们对 Simulink® 模型提供了默认电机参数，您可以用电机数据表或其他来源的值替换这些默认值。

不过，如果您有电机控制硬件，则可以通过使用 Motor Control Blockset 参数估计工具来估计要使用的电机的参数。有关说明，请参阅使用推荐的硬件估计 PMSM 参数。

参数估计工具使用估计的电机参数更新 motorParam 变量（在 MATLAB® 工作区中）。

2.如果您从数据表或其他来源获得电机参数，请在与 Simulink® 模型相关联的模型初始化脚本中更新电机参数和逆变器参数。有关说明，请参阅估计控制增益和使用工具函数。

如果您使用参数估计工具，则可以在模型初始化脚本中更新逆变器参数，但不能更新电机参数。该脚本会自动从更新后的 motorParam 工作区变量中提取电机参数。

仿真模型

此示例支持仿真。请按照以下步骤仿真模型。

1.打开此示例附带的一个模型。

2.要仿真模型，请点击仿真选项卡上的运行。

3.要查看和分析仿真结果，请点击仿真选项卡上的数据检查器。

生成代码并将模型部署到目标硬件

本节将指导您生成代码并在目标硬件上运行 FOC 算法。

此示例使用一个主机模型和一个目标模型。主机模型是控制器硬件板的一个用户界面。您可以在主机上运行主机模型。使用主机模型的前提条件是将目标模型部署到控制器硬件板上。主机模型使用串行通信对目标 Simulink® 模型发出指令，并以闭环控制方式运行电机。

必需的硬件

此示例支持以下硬件配置。您还可以在 MATLAB® 命令提示符下使用目标模型名称打开对应硬件配置的模型。

有关与前述硬件配置相关的连接，请参阅 F28069 控制卡配置。

有关与前述硬件配置相关的连接，请参阅 LAUNCHXL-F28069M 和 LAUNCHXL-F28379D 配置。

生成代码并在目标硬件上运行模型

1.仿真目标模型并观测仿真结果。

2.完成硬件连接。

3.模型会自动计算模数转换器 (ADC) 或电流偏移值。要禁用此功能（默认启用），请在模型初始化脚本中将变量 inverter.ADCOffsetCalibEnable 的值更新为 0。

您也可以计算 ADC 偏移值，并在模型初始化脚本中手动更新它。有关说明，请参阅以开环控制方式运行三相交流电机并校准 ADC 偏移量。

4.计算霍尔传感器偏移值，并在与目标模型相关联的模型初始化脚本中更新它。有关说明，请参阅 PMSM 的霍尔偏移量校准。

5.按所需的硬件配置打开目标模型。如果您要更改该模型的默认硬件配置设置，请参阅模型配置参数。

6.将一个示例程序加载到 LAUNCHXL-F28379D 的 CPU2（例如使用 GPIO31 操作 CPU2 蓝色 LED 的程序 c28379D_cpu2_blink.slx），以确保 CPU2 没有错误地配置为使用预留给 CPU1 的板载外设。有关示例程序或模型的详细信息，请参阅 Getting Started with Texas Instruments C2000 Microcontroller Blockset (C2000 Microcontroller Blockset) 中的“任务 2 - 为 TI Delfino F28379D LaunchPad（双核）创建、配置和运行模型”部分。

7.点击硬件选项卡上的编译、部署和启动以将模型部署到硬件上。

8.在目标模型中，点击主机模型超链接以打开关联的主机模型。

有关主机模型和目标模型之间串行通信的详细信息，请参阅Host-Target Communication。

9.在与目标模型关联的模型初始化脚本中，使用变量 target.comport 指定通信端口。该示例使用此变量来更新主机模型中可用的 Host Serial Setup、Host Serial Receive 和 Host Serial Transmit 模块的端口参数。

10.更新主机模型中的 Reference Speed 值。

11.点击仿真选项卡上的运行以运行主机模型。

12.将 Start / Stop Motor 开关的位置切换到 On 以开始运行电机。

注意：当您在硬件上以低参考转速运行此示例时，因为已知问题，PMSM 可能不会按照低参考转速运行。

13.在主机模型的 Time Scope 中，观测来自 RX 子系统的调试信号。

注意：如果您使用基于 F28379D 的控制器，还可以选择要监控的调试信号。