基于ST 意法半導(dǎo)體STEVAL-LVLP01及B-G473E-ZEST1S的三相無(wú)刷直流電機(jī)優(yōu)化解決方案

STEVAL-LVLP01解決方案支援ZeST和HSO算法。此解決方案可透過(guò)馬達(dá)控制連接器V2連接到STM32控制板B-G473E-ZEST1S。 

STEVAL-LVLP01解決方案基于STDRIVE101三相閘極驅(qū)動(dòng)器和STL8N10F7功率MOSFET。內(nèi)建了用于驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷直流馬達(dá)的功率級(jí)和電路。 

使用者可將其與B-G473E-ZEST1S搭配使用，以便在STM32微控制器上啟用ZeST和HSO算法。

 STEVAL-LVLP01可以支援單路分流或三路分流操作。板載馬達(dá)定位回饋和馬達(dá)相位檢測(cè)網(wǎng)路使用不同的連接器，實(shí)施用于運(yùn)動(dòng)控制的感測(cè)器和無(wú)感測(cè)器算法.

ST 意法半導(dǎo)體發(fā)布了STM32 ZeST*(零速滿轉(zhuǎn)矩)軟體算法。該算法運(yùn)行在STM32微控制器上，讓無(wú)感電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能夠在零轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。

該算法首次在通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中提供零速滿轉(zhuǎn)矩電機(jī)控制功能，實(shí)現(xiàn)了以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)運(yùn)行平順性和可預(yù)測(cè)性。

電動(dòng)工具、電動(dòng)窗簾、洗衣機(jī)、自動(dòng)割草機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)自行車等產(chǎn)品設(shè)備要求電機(jī)按照正確方向最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)和/或最大負(fù)載快速啟動(dòng)，同時(shí)消耗最小的電能。普通無(wú)感電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不能確定電機(jī)在零速時(shí)的轉(zhuǎn)子位置，因此，無(wú)法滿足這些設(shè)備的要求。此前，要想保證定位準(zhǔn)確、高能效和正確操作，通常需要增裝硬體位置傳感器或使用特殊類型的電機(jī)。

新的STM32ZeST軟體算法是一個(gè)零速無(wú)感電機(jī)控制優(yōu)化通用解決方案，支持任何類型的永磁同步電機(jī)(PMSM)。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，STM32ZeST算法需要與新推出的高靈敏度觀測(cè)器(HSO)算法同步運(yùn)行，采用無(wú)傳感器的無(wú)感模式控制電機(jī)運(yùn)行。作為一種嵌入式軟體解決方案，不需要在STM32微控制器(MCU)上增裝額外的硬體或特殊外設(shè)。為確保電機(jī)控制保持高能效，電機(jī)的阻力也是在運(yùn)行時(shí)估算。

通過(guò)使用STM32ZeST和HSO軟體算法，設(shè)計(jì)者可以避免在啟動(dòng)階段出現(xiàn)高峰值電流，提高應(yīng)用的能效。與有霍爾傳感器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相比，意法半導(dǎo)體的解決方案降低了物料成本(BOM)，提高了運(yùn)行可靠性，降低了噪聲。意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了一個(gè)演示模型，展示無(wú)感電機(jī)驅(qū)動(dòng)器如何啟動(dòng)，在各種轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速時(shí)移動(dòng)負(fù)載。該模型使用的是一個(gè)電動(dòng)踏板的車輪，演示了電機(jī)始終按照預(yù)定方向啟動(dòng)，并且可以使負(fù)載保持在零速靜止不動(dòng)。

為方便開(kāi)發(fā)者評(píng)測(cè)STM32ZeST和HSO兩種算法的性能，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，意法半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了配套的硬體工具，其中，B-G473E-ZEST1S控制板為電源板STEVAL-LVLP01生成PWM信號(hào)。電源板驅(qū)動(dòng)低功率/低電壓電機(jī)，例如，意法半導(dǎo)體的B-MOTOR-PMSMA套件中的電機(jī)?？刂瓢迮c電源板的連接使用的是新的嵌入式電機(jī)控制連接器V2。

意法半導(dǎo)體為開(kāi)發(fā)者提供了大量的額外支持服務(wù)，幫助他們?yōu)槿藲飧叩碾姍C(jī)類型開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)器，滿足各種應(yīng)用需求，達(dá)到能效、尺寸、性能和成本等限制要求。STM32系列微控制器可滿足各種性能需求，許多產(chǎn)品集成了適合電機(jī)控制的功能，例如，先進(jìn)的電機(jī)控制PWM定時(shí)器，意法半導(dǎo)體電機(jī)控制軟體開(kāi)發(fā)套件(MC-SDK)支持所有這些產(chǎn)品，該套件包括電機(jī)控制固件庫(kù)和專用配置工具(Motor Control Workbench)。這兩個(gè)工具都需要配合STM32Cube生態(tài)系統(tǒng)和STM32CubeMX項(xiàng)目配置器使用。

HSO算法集成在新版MCSDK（6.2版）開(kāi)發(fā)套件內(nèi)。新版MCSDK增加了在STM32 G4 MCU上運(yùn)行的雙驅(qū)動(dòng)器解決方案，還支持從高性價(jià)比的STM32C0到高性能STM32H5的各種系列STM32微控制器。

有關(guān)STM32電機(jī)控制的更多信息，以及下載包括HSO軟體算法在內(nèi)的新MCSDK v6.2，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)https://www.st.com/en/embedded-software/x-cube-mcsdk.html

?場(chǎng)景應(yīng)用圖

意法半導(dǎo)體

?展示板照片

意法半導(dǎo)體

?方案方塊圖

意法半導(dǎo)體

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.獲得比傳統(tǒng)無(wú)感測(cè)器解決方案更高的扭矩性能 2.改善啟動(dòng)時(shí)的最終用戶體驗(yàn)（無(wú)需煞車進(jìn)行反電動(dòng)勢(shì)讀?。? 3.節(jié)能（峰值電流較低） 4.即使在極低的速度下也能保持高性能 5.方便透過(guò)使用者友善的界面進(jìn)行配置 6.實(shí)現(xiàn)STM32 ZeST與HSO之間的無(wú)縫過(guò)渡

?方案規(guī)格

? STDRIVE101三半橋式閘極驅(qū)動(dòng)器 ? STL8N10F7 N通道100 V STripFET F7功率MOSFET ? 單路分流或三路分流操作