【应用】带编码器永磁同步电机矢量控制算法在低功耗32位MCU RX23T中的实现

时间： 2019-05-28 来源：Renesas

技术问答

永磁同步电机（PMSM）矢量控制技术以其优良的动态性能得到广泛的应用，为了便于设计者在使用RENESAS旗下的RX23T微控制器时更高效地完成矢量控制算法程序的编写，基于表1、表2中的硬件和软件开发环境，Renesas提供了带编码器矢量控制例程并对该程序的结构做了介绍。

表1 硬件开发环境

表2 软件开发环境

Renesas提供的永磁同步电机矢量控制系统程序结构框图如图1所示，从图中可以看出，整个系统的设计要点主要包括三个部分，一是位置环、转速环、电流环控制器的程序设计（对于调速控制系统，位置环可以省去）；二是矢量控制算法的程序设计，包括坐标变换、扇区计算、导通时间计算及PWM信号生成规则；三是编码器信号的处理，包括转子位置计算以及转速计算。

图1 带编码器永磁同步电机矢量控制框图

上述算法的实现需要在中断内完成，为了提高运算效率，对于周期性中断可以根据不同算法对实时性要求的不同，将中断周期分为1ms（图1蓝色框内算法）和100us（图1红色框内算法）两部分。除了周期性中断，基于RX23T的矢量控制系统还包括非周期性中断（图1绿色框内算法），它们在满足一定触发条件时才会被执行。表3对Renesas例程中这三部分中断对应的文件及功能做了介绍。

表3 主要中断程序介绍

另外，为了保障系统的运行可靠性，还需设计系统保护函数，包括过流保护、过压保护、欠压保护以及超速保护，这些保护通过周期性监视相关信号是否超过限定值来实现。

为了方便用户的使用，Renesas提供电机控制开发支持工具"Renesas Motor Workbench",如图2所示，设计者可以直接使用其用户界面，给定控制命令，例如旋转/停止命令、转速参考等。

Renesas的例程可以作为程序框架的参考，但是在用户进行程序开发时，由于实际所用的永磁同步电机参数与例程中所用的电机参数会存在差异，因此需要在例程的基础上进行修改以实现更完美的控制效果。根据项目经验，应该主要考虑以下几个方面：

一是矢量控制载波频率的选择，载波频率越高，电机中电流的THD越小，从而使输出转矩波动越小，但是会使逆变器产生较高的开关损耗，降低系统效率，需要根据电机的工作场合确定要重点关注的性能。

二是中断周期的选择，对于图1中的电流环及矢量控制算法，中断周期一般取矢量控制载波周期的1倍或2倍，对于位置环及转速环，由于电机机械时间常数通常远大于电磁时间常数，可以参考Renesas例程，将其中断周期取为电流环及矢量控制算法的中断周期的10倍。

三是电机编码器信号的处理方式，由于不同型号的编码器每转输出脉冲数不一致，因此要根据所选编码器的参数，对转速及转子位置计算公式进行修正。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 8
| 转发至：

本文由cucumber提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（8）

沉浮 Lv7. 资深专家 2019-05-28

学习
duanmaxie Lv8. 研究员 2019-05-28

不错
桃梅 Lv7. 资深专家 2019-05-28

学习，下载
feiwithout Lv7. 资深专家 2019-05-28

不错
maomao Lv8. 研究员 2019-05-28

支持·

用户56731903 Lv9. 科学家 2019-05-28

了解一下！！！
棒棒猫 Lv6. 高级专家 2019-05-28

不错哦
好运常伴吾 Lv8. 研究员 2019-05-28

学习

没有更多评论了

【应用】RX23T低功耗32位MCU，可用于永磁同步电机无传感器矢量控制的程序开发

永磁同步电机（PMSM）矢量控制技术具有优良的动态性能，在实际工业中得到了广泛的应用。本文介绍Renesas（瑞萨电子）RX23T在永磁同步电机无传感器矢量控制时的程序架构，便于工程师使用RX23T进行程序设计。

应用方案发布时间 : 2019-07-02

【应用】锁步双核CPU！高安全性的32位汽车MCU助力EPC系统设计

Renesas提出的MCU解决方案，基于高性能锁定步进双CPU内核等技术，能够提供更高的安全性。其中，RH850/P1H-C系列是RH850/P1x系列32位汽车MCU的高端版本，RH850/P1M功耗低，具有高达2MB的闪存和高达128KB RAM。

应用方案发布时间 : 2018-05-04

【应用】基于汽车32位MCU RH850/P1x的电动助力转向系统设计

Renesas的RH850/P1x系列是采用全球领先40 nm工艺设计的汽车32位MCU，具有超低功耗、高性能、高可靠性等特点；集成了电机定时器TSG3/GTM、CAN/CAN-FD、FlexRay、Ethernet、CSIH/SPI、SENT和PSI5等外设模块和通信接口。

应用方案发布时间 : 2019-03-08

基于LCM32F037系列32位MCU的高速电吹风方案，其最高转速能达到110000rpm以上

近期，领芯微高速电吹风方案受到市场的热捧，被越来越多工程人员选用，为此，我们对此方案进行了专项讲解和培训。领芯微高速电吹风方案是电机控制团队自研位置观测器，基于本公司LCM32F037系列32位MCU，实现高性能无感永磁同步电机控制算法。

原厂动态发布时间 : 2023-06-02

世强目前有代理riscv的mcu吗？

世强代理的RISC-V内核MCU厂家越来越多，还在不断增长。国外厂家有瑞萨【产品】瑞萨推出全新RISC-V MCU R9A02G020，优化先进电机控制系统设计和降低用户开发成本国内厂家介绍如下：广芯微内置32位RISC-V内核的PD SoC芯片UM3506，最高主频33MHz 全球首家全栈自研RISC-V内核的通讯接口芯片/全栈MCU供应商沁恒（WCH） RISC-V内核低功耗32位MCU，中移芯昇授权世强先进全线代理芯昇科技携多款芯片产品亮相ICDIA，助力RISC-V生态发展先楫半导体提供多系列通用MCU，以开源的RISC-V架构为核心，综合性能达世界领先水平航顺芯片首次进入胡润全球独角兽榜，已量产中国第一颗M3+RISC-V多核MCU 中微半导体积极推动RISC-V架构安全化、智能化，共筑国产安全芯片生态博流业界第一款基于RISC-V CPU的WI-FI+BLE双模SoC芯片，打造智慧家居AIoT芯片平台璇玑CLE系列是核芯互联基于32位RISC-V内核推出的通用嵌入式MCU处理器方寸微电子加入RISC-V产业联盟，推动安全芯片国产化，打破国外芯片技术垄断

技术问答发布时间 : 2019-12-09

【产品】支持6路CANFD通讯的32位MCU，可PIN TO PIN 带普通CAN的芯片

瑞萨RH850/F1K系列32位MCU，符合了这点要求。其支持BOSCH公司的CANFD协议，最高通讯速率达10Mhz，通讯数据由8字节，提升到64字节每帧，支持6路CANFD通讯。最重要的是，带CANFD的RH850/F1K可以PIN TO PIN 带普通CAN的RH850/F1L芯片。

新产品发布时间 : 2018-07-31

【经验】解析32位MCU RX65N的两种操作方法：data flash和code flash

本文将为大家说明瑞萨电子32位MCU RX65N的data flash和code flash操作方法。

设计经验发布时间 : 2022-06-03

32-BIT MCU FAMILY RENESAS RA2E3 GROUP

型号- RA FAMILY,RA2,RA4,R7FA2E3053CNE,R7FA2E3053CNH,RA6,R7FA2E3052DNE,RA8,R7FA2E3073CNE,RA2E3 GROUP,RA2E3,R7FA2E3053CFJ,R7FA2E3053CFL,R7FA2E3052DFJ,R7FA2E3073CNH,R7FA2E3052DFL,R7FA2E3072DNE,R7FA2E3072DNH,R7FA2E3073CFL,R7FA2E3072DFJ,R7FA2E3052DNH,R7FA2E3072DFL,R7FA2E3073CFJ

商品及供应商介绍 - RENESAS - 2023.12 PDF 英文下载

【经验】浅析Renesas RA系列32位MCU命名规则

灵活的Renesas Advanced (RA) 32位MCU是采用Arm® Cortex®-M33、-M23和-M4处理器内核，并经过PSA认证的、行业领先的32位MCU。RA可提供更为强大的嵌入式安全功能、卓越的CoreMark®性能和超低的运行功率。

设计经验发布时间 : 2022-11-26

32-BIT RENESAS RA FAMILY MCU RA2L1 - LOW POWER INTRODUCTION

型号- R7FA2L1AB2DFP#AA0,R7FA2L1A93CFP#AA0,R7FA2L1AB3CNE#AA0,R7FA2L1A92DFN#AA0,RA2E1,R7FA2L1AB3CFM#AA0,R7FA2L1A93CFL#AA0,R7FA2L1A92DFL#AA0,RTK7EKA2L1S00001BE,R7FA2L1AB2DFN#AA0,R7FA2L1A92DFM#AA0,R7FA2L1AB3CFL#AA0,RA2,R7FA2L1A92DFP#AA0,R7FA2L1AB3CFP#AA0,R7FA2L1A93CNE#AA0,R7FA2L1AB2DNE#AA0,RA4,RA6,RA8,RA2L1,RA2 SERIES,R7FA2L1AB2DFM#AA0,R7FA2L1A93CFN#AA0,RTK0EG0022S01001BJ,EK-RA2L1,R7FA2L1AB2DFL#AA0,R7FA2L1A93CFM#AA0,R7FA2L1AB3CFN#AA0,RA FAMILY

商品及供应商介绍 - RENESAS - SEPTEMBER 2023 PDF 英文下载

【经验】瑞萨32位MCU RA2E1如何利用FSP工具生成sci_uart的配置代码

瑞萨32位MCU RA2E1产品群是瑞萨RA系列的入门级单芯片微控制器，基于48 MHz Arm® Cortex®-M23内核，具有高达128 kB的代码闪存以及16 kB的SRAM。本文将使用开发工具FSP，进行sci_uart设置，供工程师参考及使用。

设计经验发布时间 : 2022-12-15

【经验】瑞萨32位MCU RA6M4系列的sci_uart设置及使用

Renesas推出的基于Armv8-M架构的Arm® Cortex®-M33的32位MCU RA6M4，非常适合工业控制，可实现AC伺服系统和工业电机等工业设备的高速处理和高精度控制。本文将使用开发工具FSP，进行sci_uart设置，供工程师参考及使用。

设计经验发布时间 : 2022-11-08

RENESAS RA2L1 GROUP 32-BIT MCU FAMILY

型号- R7FA2L1AB3CNE,R7FA2L1A93CNE,R7FA2L1AB2DFP,R7FA2L1AB2DFN,RA2E1,R7FA2L1AB2DFL,R7FA2L1AB2DFM,RA2E2,RA2A1,R7FA2L1A92DFP,RTK7EKA2L1S00001BE,R7FA2L1A92DFN,R7FA2L1A92DFM,R7FA2L1A92DFL,RA2L1 GROUP,R7FA2L1AB2DNE,RA2,R7FA2L1A92DNE,RA2L1,R7FA2L1AB3CFP,RTK0EG0022S01001BJ,R7FA2L1AB3CFN,R7FA2L1AB3CFL,EK-RA2L1,R7FA2L1AB3CFM,R7FA2L1A93CFP,R7FA2L1A93CFN,R7FA2L1A93CFM,R7FA2L1A93CFL,RA2 SERIES

商品及供应商介绍 - RENESAS - 2022.07 PDF 英文下载