【经验】使用国产微控制器N32G455在1小时内搭建双FOC电机控制平台

时间： 2021-01-10 来源：国民技术

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本文通过五个步骤的介绍，让用户从零开始在1小时内快速搭建基于国民技术微控制器 N32G455的双FOC电机控制平台，实现双电机同时稳定启动并运行。

图1: 国民技术双FOC电机平台搭建步骤

第一步：搭建工作环境

国民技术N32G455双FOC电机控制评估套件由控制板和双FOC电机驱动板（单电阻/双电阻）组成，用于系列电机主控芯片在电机控制领域的应用开发调试。

1，硬件环境

首先参照《N32G455x FOC双电机开发套件使用说明》准备好图2所示硬件环境：

1）评估套件供电

控制板可通过跳线选择用USB（NS-LINK）接口供电还是驱动板供电。

2）评估套件调试

控制板自带国民技术自主研发的调试接口NS-LINK（带虚拟串口功能），无需外接J-LINK或者ULINK，即可实现在线调试、下载固件、发送指令及实时监控。

图2: 验证平台硬件环境

2，软件环境

国民技术MCU开发环境推荐采用MDK 5.21a及以上编译器版本进行开发，安装国民技术N32G455x芯片的Pack包，打开电机固件，整个软件框架包含4个部分：硬件驱动库、APP、FOC和Lib。图3为软件源码工程文件示例。

图3: 验证平台软件环境

第二步：配置固件参数

需要配置电机参数和开发板硬件参数

1，电机参数

➤ 针对无感模型参考自适应（MRAS）算法需要配置电机极对数、相电阻、相电感、磁链等参数；

➤ 针对无感增强型滑变结构观测（SMO）算法需要配置电机极对数、相电阻、相电感等参数。

根据电机厂商提供的规格参数，或根据《N32G455xFOC双电机开发套件使用说明(单/双电阻)》中提供的方法，测量电机参数。将相应的电机参数填入如下UserParam.h头文件定义中。

图4: N32G455FOC双电机开发套件（双电阻）示例

2，开发板参数

➤ 根据MCU主频，电机的载波频率，确认电机驱动板的直流母线电压参数；

➤ 根据控制板的OPAMP放大倍数及采样电阻，确认电流基值参数。

图5: N32G455FOC双电机开发套件（双电阻）示例

第三步：选择角度计算方法

套件当前支持无感模型参考自适应（MRAS）、无感增强型滑变结构观测（SMO）、HALL有感以及开环角度等计算方法。

➤ 若知道电机极对数、相电阻、相电感及磁链等参数可选择MRAS；

➤ 若知道电机极对数、相电阻、相电感等参数可选择SMO；

➤ 若带有感位置霍尔传感器可选择“HALL有感”；

➤ 若不确定电机参数，可选择开环角度计算方法（对无感FOC）。

图6：N32G455FOC双电机开发套件（双电阻）示例

第四步：选择工作模式

➤若以速度控制为目标，转矩变化，可选择速度模式；

➤若以转矩控制为目标，速度变化，可选择转矩模式。

图7：N32G455FOC双电机开发套件（双电阻）示例

第五步：启动电机

此开发套件支持三种电机启动方式：

● MDK Debug启动

MDK软件进入调试模式，通过在MDK软件的Watch窗口设置motor_I[0].SoftStartStopCtrl=1或0，控制1号电机的启动或者停止；设置motor_I[1].SoftStartStopCtrl=1或0，控制2号电机启动或者停止。

● 开发板启停键启动

在UserParam.h文件里打开#define PCBA_SPEED_DEMO的宏定义，可以直接通过板载按键启动双电机，通过载板电位器对双电机进行调速。

● 通过NS-LINK接口连接PC工具直接启动

运行国民技术提供的PC工具软件NS_MotorControl.exe，选择相应的NS-LINK串口，然后利用该PC工具即可对双电机进行各种操作，包括启停电机、调试PI参数、图形化地观测速度等内部变量。

电机启动之后，用户就可以开始进行电机的正反转观测、加减速度观测、相电流观测、电机角度观测，电机正常运行时的相电流波形观测、FOC执行时间测量、带载正反转切换电流波形观测等一系列测试验证工作了。

多FOC电机控制开发套件可实现的功能如下图：

图8：国民技术多FOC电机控制开发套件功能

图9：国民技术电机控制MCU Roadmap

N32G455系列MCU芯片已量产，单MCU多电机控制解决方案已经过大量验证，满足商用。

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用户67394648 Lv5. 技术专家 2021-01-20

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