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以开环控制方式运行三相交流电机并校准 ADC 偏移量

此示例使用:

打开模型

此示例使用开环控制（也称为标量控制或伏特/赫兹控制）来运行电机。这种方法会改变定子电压和频率来控制转子转速，而不使用来自电机的任何反馈。您可以使用这种方法来检查硬件连接的完整性。开环控制的恒速应用使用固定频率的电机电源。开环控制的可调速应用需要可变频率电源来控制转子转速。为了确保恒定的定子磁通，请保持电源电压振幅与其频率成比例。

开环电机控制无法将可能影响电机转速的外部条件纳入考虑范围。因此，控制系统无法自动校正期望的电机转速和实际电机转速之间的偏差。

此模型通过使用开环电机控制算法来运行电机。该模型可以帮助您开始使用 Motor Control Blockset™，并通过运行电机来验证硬件设置。目标模型算法还从电流传感器读取 ADC 值，并通过使用串行通信将这些值发送给主机模型。

您可以使用此模型：

  • 检查与目标的连接。

  • 检查与目标的串行通信。

  • 验证硬件和软件环境。

  • 检查电流传感器的 ADC 偏移量。

  • 第一次运行具有逆变器和目标设置的新电机。

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_open_loop_control_f28069M_DRV8312 和 mcb_open_loop_control_f28069MLaunchPad

  • Motor Control Blockset™

  • Fixed-Point Designer™

2.对于模型 mcb_open_loop_control_f28379d

  • Motor Control Blockset™

要生成代码并部署模型，您需要：

1.对于模型 mcb_open_loop_control_f28069M_DRV8312 和 mcb_open_loop_control_f28069MLaunchPad

  • Motor Control Blockset™

  • Embedded Coder®

  • C2000™ Microcontroller Blockset

  • Fixed-Point Designer™

2.对于模型 mcb_open_loop_control_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.对于 BOOSTXL-DRV8323，请使用以下步骤更新模型：

  • 导航到模型中的以下路径：/Open Loop Control/Codegen/Hardware Initialization。

  • 对于 LAUNCHXL-F28379D：将 DRV830x Enable block 从 GPIO124 更新为 GPIO67。

  • 对于 LAUNCHXL-F28069M：将 DRV830x Enable block 从 GPIO50 更新为 GPIO12。

2.对于 BOOSTXL-3PHGANINV，请使用以下步骤更新模型：

  • 对于 LAUNCHXL-F28379D：在 mcb_open_loop_control_f28379d 的 Configuration 面板中，将 Inverter Enable Logic 设置为 Active Low。

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。

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.点击仿真选项卡上的运行来仿真该模型。

3.点击仿真选项卡上的数据检查器来查看和分析仿真结果。

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 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。

  • LAUNCHXL-F28379D 控制器 +（BOOSTXL-DRV8301 或 BOOSTXL-DRV8305 或 BOOSTXL-DRV8323 或 BOOSTXL-3PHGANINV）逆变器：mcb_open_loop_control_f28379d

要配置模型 mcb_open_loop_control_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-DRV8301 或 BOOSTXL-DRV8305 或 BOOSTXL-DRV8323 逆变器的模型。

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

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

注意：

  • 此示例支持任何类型的三相交流电机（PMSM 或感应电机）以及连接到受支持硬件的任何类型的逆变器。

  • 某些 PMSM 无法以更高的转速运行，尤其是当轴承受负载时。要解决此问题，您应根据给定的频率增加电压。您可以使用以下步骤来增加模型中的电压：

1.在模型中导航到以下路径：/Open Loop Control/Control_System/VabcCalc/。

2.将增益 Correction_Factor_sinePWM 更新为 20%。

3.出于安全原因，需要定期监控电机轴、电机电流和电机温度。

生成代码并运行模型以实现开环控制

1.仿真目标模型并观测仿真结果。

2.完成硬件连接。

3.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。

4.在目标模型的 Configuration 面板中更新以下电机参数。

  • 极对数

  • PWM Frequency [Hz]

  • Base Speed [RPM]

  • Data type for control algorithm

  • Inverter Enable Logic（仅在 mcb_open_loop_control_f28379d 目标模型中提供）

5.例如，将一个示例程序加载到 LAUNCHXL-F28379D 的 CPU2（LAUNCHXL-F28379D 是使用 GPIO31 (c28379D_cpu2_blink.slx) 操作 CPU2 蓝色 LED 的程序），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（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。

6.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。

注意：通过点击 Always Ignore 按钮，忽略模型顾问显示的警告消息“Multitask data store option in the Diagnostics page of the Configuration Parameter Dialog is none”。这是预期工作流的一部分。

7.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。

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。

8.在主机模型的 Target Selection 区域中选择目标（可以是 TI F28069M、TI F28379D 或 Other）。

注意：如果您选择 Other，则可以在 Host Serial Setup 模块参数对话框中输入您所使用的目标硬件的 Baud rate。

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

10.在主机模型中输入 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。

13.在电机运行后，观测 Time Scope 内 ${I_a}$ 和 ${I_b}$ 电流的 ADC 计数。

注意：此示例可能不允许电机满负荷运行。开始以低速运行电机。此外，建议以小步长更改参考转速（例如，对于基转速为 3000 rpm 的电机，以 500 rpm 开始运行电机，然后以 200 rpm 的幅度提高或降低转速）。

如果电机未运行，请将 Start / Stop Motor 开关的位置切换到 Off 以停止电机并更改主机模型中的参考转速。然后，将 Start / Stop Motor 开关的位置切换到 On 以再次运行电机。

生成代码并运行模型以校准 ADC 偏移量

1.仿真目标模型并观测仿真结果。

2.完成硬件连接。

3.从硬件板终端断开三相电机的线缆连接。

4.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。

5.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），以确保 CPU2 没有错误地配置为使用预留给 CPU1 的板载外设。

6.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。

注意：通过点击 Always Ignore 按钮，忽略模型顾问显示的警告消息“Multitask data store option in the Diagnostics page of the Configuration Parameter Dialog is none”。这是预期工作流的一部分。

7.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。

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

9.点击仿真选项卡上的运行以运行主机模型。

10.观测 Time Scope 内 ${I_a}$ 和 ${I_b}$ 电流的 ADC 计数。ADC 计数的平均值是电流 ${I_a}$ 和 ${I_b}$ 的 ADC 偏移量校正值。要获得 ADC 计数的平均值（中位数）值，请执行以下操作：

  • 在示波器窗口中，导航到工具 > 测量，并选择信号统计以显示轨迹选择和信号统计区域。

  • 在轨迹选择下，选择一个信号（${I_a}$ 或 ${I_b}$）。所选信号的特性显示在信号统计窗格中。您可以在“中位数”字段中看到所选信号的中位数值。

对于 Motor Control Blockset 示例，请在链接到示例的模型初始化脚本中更新 inverter.CtSensAOffset 和 inverter.CtSensBOffset 变量中计算的 ADC（或电流）偏移值。有关说明，请参阅估计控制增益和使用工具函数。

注意：计算的 ADC 偏移量取决于您在模型初始化脚本中配置的 ADC 增益值 inverter.SPI_Gain_Setting。更改 ADC 增益会同时更改 ADC 偏移量。