引言
本文档的目标读者是希望利用基于ST电机控制（MC）板自行设计的应用板驱动永磁同步电机（PMSM）的用户。为此，本文档回顾了硬件、固件以及相关电机控制软件工具。
对于新项目，用户可直接使用STM32 MC SDK v5.0（X-CUBE-MCSDK和X-CUBE-MCSDKFUL）随附的电机控制PC软件工具。
下列文件可在www.st.com获取，可作为参考：
• AN2834：如何在STM32微控制器中获得最佳ADC精度
• UM2392：STM32电机控制SDK v5.0.0固件入门
• UM2380：STM32电机控制SDK v5.0工具


1概述
STM32 MC SDK v5.0用于开发基于Arm®(a) Cortex®-M处理器的STM32 32位微控制器上运行的电机控制应用程序。
表 1给出了相关的缩略语，帮助您更好地理解本文档。



2 衍生设计
利用ST MC板设计新硬件板最简单的方法是执行以下步骤：
1. 选择相同的3相逆变器拓扑
a) 同一系列的STM32 MCU（例如STM32F303xx）
b) 相同的电流检测拓扑（例如电阻电流采样拓扑）
c) 相似的电机驱动器（例如TSPIN230作为三个半桥电机驱动器）
d) 相似的功率（例如X-NUCLEO-IHM11M1作为低电压/低电流）
2. 根据新硬件进行调整
a) 计算电流取样电阻
b) 计算电阻网络增益
c) 使用外部或内部运放元件
d) 使用外部或内部比较器
e) 计算输入比较器的保护阈值源
3. 修改STM32工作站工程（PC软件工具）
a) 找到所选ST示例
b) 更新所有硬件调整
4. 基于STM32CubeMX工程进行修改（PC软件工具）
c) 如有需要，可将MCU系列换为兼容系列
d) 完成应用配置
2.1 硬件设置
为提高效率，对三相电机的控制依赖于：
• 必选功能：
– 执行固件的微控制器
– 控制电机电压和电流的三相逆变器
– 反馈调节的电流采集
• 可选功能（本文档仅介绍了部分功能）：
– 可在电机启动过程中减小峰值电流的冲击电流限制器
– 可降低能耗的功率因数校正（PFC）机制
– 释放电机能量的制动机制
– 监控输入电压的总线电压检测
– 保护人员和硬件的安全机制
– 从速度和位置传感器采集数据进行反馈调节
图 1显示的典型硬件设置（在ST评估板上实现）用于控制三相PMSM。




2.1.1 3相逆变器
电机控制子系统使用一个高级定时器，其PWM数字输出用于驱动三相逆变器（参见图 2）。




在ST板上，功率级会实现高端和低端开关，以驱动三个相位。根据功率元件，对于每个电机相位，支持的PWM数字输出（或通道）为：
• 高/低端驱动
– 硬件会激活所需PWM数字输出及其互补信号。
– 用户需要使用STM32 MC工作站PC软件工具配置PWM开关死区时间，以免逆变器发生短路。
• 仅高端驱动
– 硬件启用驱动器并激活所需PWM数字输出。
– 用户需要确认所用硬件组件可管理PWM开关死区时间，以免逆变器发生短路。
从固件的角度来看，可通过STM32 MC工作站PC软件轻松配置驱动器桥。根据驱动器桥的硬件实现，用户可通过功率级区域中的专用相位驱动器块，配置驱动器桥死区时间值及其有效极性。
根据实现的电流取样拓扑以及所用PWM通道，可能需要其它定时器通道来触发ADC的采样时间（参见表 2）。




2.1.2 电流检测
出于精度方面的考虑，电流测量是由高级定时器触发的（利用其内部功能）。

电机控制子系统需要使用ADC。根据所用ADC及电流测量拓扑，支持三种实现。
• 3取样电阻电流读取模式需要：
– 在电阻网络（R1，R2，R3）上测量得到有偏置的电压信号（实际是电机工作电流的数值），再通过电阻网络（R4，R5）放大后得到的数值。需要为每个相位实现该设置（共三次）。
– 两个ADC，每个ADC拥有两个通道，同时测量两个使能相位在此时的电压（精度最高），也可以使用一个ADC的三个通道测量两个使能相位在两个不同时间的电压（精度较低）。
• 1取样电阻电流读取模式需要：
– 在电阻网络（R1，R2，R3）上测量得到有偏置的电压信号（实际上是电机工作电流的数值），再通过电阻网络（R4，R5）放大后得到的数值。该设置只需执行一次。
– 如果一个（或两个）相位在采样时间有效，可使用一个单通道ADC测量该时间的电压（每周期两次）。
• 双ICS读取模式需要：
– 如有需要，在电阻网络（R1，R2，R3）上测量得到有偏置的电压信号（实际上是电机工作电流的数值），再通过电阻网络（R4，R5）放大后得到的数值。至少需要为三个相位中的两个相位实现该设置。
– 两个单通道ADC可测量两个硬连接相位的电压（在相同的采样时间）。
从固件的角度来看，可通过STM32 MC工作站PC软件轻松配置拓扑电流模式之间的切换。用户必须根据硬件实现使用功率级区域中的电流检测，对应的调整电阻器网络。



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