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PMSM 电机的正交编码器偏移量校准

此示例计算转子的 d 轴与正交编码器检测到的编码器索引脉冲位置之间的偏移量。控制算法(在磁场定向控制和参数估计示例中可用)使用此偏移值来计算转子的 d 轴的精确位置。控制器需要此位置以在转子磁通参考系(d-q 参考系)中正确实现磁场定向控制 (FOC),从而正确运行永磁同步电机 (PMSM)。

模型

该示例包括以下模型:

这些模型只能用于代码生成。您也可以使用 open_system 命令打开 Simulink® 模型。例如,对基于 F28069M 的控制器使用以下命令:

open_system('mcb_pmsm_qep_offset_f28069m.slx');

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

要生成代码并部署模型,您需要:

1.对于模型 mcb_pmsm_qep_offset_f28069mmcb_pmsm_qep_offset_f28069mLaunchPad

  • Motor Control Blockset™

  • Embedded Coder®

  • C2000™ Microcontroller Blockset

  • Fixed-Point Designer™

2.对于模型 mcb_pmsm_qep_offset_f28379d

  • Motor Control Blockset™

  • Embedded Coder®

  • C2000™ Microcontroller Blockset

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

生成代码并将模型部署到目标硬件

本节指导您生成代码并使用开环控制运行电机。

该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模型发出指令,并以开环配置运行电机。您可以使用主机模型来控制电机旋转并验证电机的旋转方向。主机模型中的 Incorrect motor direction LED 变为红色,表示电机正在反向运行。当 LED 变为红色时,您必须反转电机相位连接(从 ABC 到 CBA)以更改旋转方向。主机模型显示计算出的偏移值。

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

要配置模型 mcb_pmsm_qep_offset_f28379d,请将 Inverter Enable Logic 字段(在目标模型的 Configuration 面板中)设置为:

  • Active High:使用带 BOOSTXL-DRV8305 逆变器的模型。

  • Active Low:使用带 BOOSTXL-3PHGANINV 逆变器的模型。

注意:使用 BOOSTXL-3PHGANINV 逆变器时,请确保 BOOSTXL-3PHGANINV 的底层和 LAUNCHXL 板之间有适当的绝缘。

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.完成硬件连接。

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

3.在目标模型的 Configuration 面板中更新电机参数。

  • Number of Pole Pairs

  • QEP Slits

  • PWM Frequency [Hz]

  • Data type for control algorithm

  • Vd Ref in Per Unit voltage

4.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。

5.点击硬件选项卡上的编译、部署和启动以将目标模型部署到硬件上。

6.点击目标模型中的主机模型超链接以打开关联的主机模型。您也可以使用 open_system 命令打开主机模型。例如,对基于 F28069M 的控制器使用以下命令:

open_system('mcb_pmsm_host_offsetComputation_f28069m.slx');

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

您可以使用主机模型中的示波器来监控转子位置和偏移值。

7.在主机模型中,打开 Host Serial Setup、Host Serial Receive 和 Host Serial Transmit 模块,并选择 Port

8.点击仿真选项卡上的运行以运行主机模型。启动仿真时,电机运行,校准开始。校准过程完成后,仿真结束,电机自动停止。

9.请参阅校准状态一节以了解校准过程的状态:

  • 当电机开始运行时,Calibration in progress LED 变为橙色。注意转子位置和示波器中偏移值的变化(位置信号表示振幅在 0 和 1 之间的斜坡信号)。校准过程完成后,LED 变为灰色。

  • 校准过程完成后,Calibration complete LED 变为绿色。然后 Calibration Output 字段会显示计算出的偏移值。

  • 如果电机反向运行,则 Incorrect motor direction LED 变为红色。然后,Calibration Output 字段显示值“NaN”。关闭直流电源 (24V),并反向连接电机相位,即从 ABC 到 CBA。重复步骤 5 至 8,并检查 Calibration complete LED 是否为绿色。验证 Calibration Output 字段显示偏移值。

注意:要立即停止电机,请点击 Emergency Motor Stop 按钮。

此示例不支持仿真。该示例自动将计算出的偏移值保存在基础工作区中可用的 PositionOffset 变量中。

对于使用正交编码器实现 FOC 的示例,请在链接到该示例的模型初始化脚本的 pmsm.PositionOffset 参数中更新计算的正交编码器偏移值。有关说明,请参阅估计控制增益和使用工具函数