雅特力低壓電機(jī)控制開發(fā)板及電機(jī)庫介紹

隨著工業(yè)自動(dòng)化，智能家居及汽車電子的發(fā)展普及，直流無刷電機(jī)（BLDC）和永磁同步電機(jī)（PMSM）在諸多領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。電機(jī)作為機(jī)械裝備上至關(guān)重要的組件之一，無論是產(chǎn)品的性能，或是消費(fèi)者的使用感受，都關(guān)乎于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)的好壞。

雅特力致力于建立高效電機(jī)控制生態(tài)系統(tǒng)，不僅有適用于電機(jī)控制的MCU，硬件開發(fā)套件，還提供有免費(fèi)且易于使用的電機(jī)控制軟件算法。從方波驅(qū)動(dòng)到弦波驅(qū)動(dòng)，從霍爾感測(cè)器的回授到無感測(cè)器的回授，雅特力都有建立起相關(guān)資源，協(xié)助電機(jī)控制工程師快速實(shí)現(xiàn)高效的電機(jī)矢量控制方案。

低壓電機(jī)控制開發(fā)板

雅特力電機(jī)開發(fā)板是一個(gè)泛用型的低壓三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，應(yīng)用AT32系列微控制器搭配雅特力電機(jī)函數(shù)庫，可驅(qū)動(dòng)直流無刷電機(jī)、交流同步電機(jī)，以及異步電機(jī)。具備一個(gè)微控制器轉(zhuǎn)接插座，可使用不同的AT32系列微控制器，執(zhí)行電機(jī)控制算法。雅特力目前已提供基于雙ADC引擎AT32F413的低壓電機(jī)開發(fā)板和基于高速比較器AT32F421的低壓電機(jī)開發(fā)板。

電機(jī)開發(fā)板設(shè)有霍爾信號(hào)接口與編碼器接口，可回饋轉(zhuǎn)子位置，進(jìn)行有位置傳感器的FOC控制驅(qū)動(dòng)或六步方波驅(qū)動(dòng)。提供剎車電阻接口，可應(yīng)用于高動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制時(shí)的動(dòng)態(tài)剎車功能。具備三相輸出端電壓檢測(cè)連接至ADC，以及虛擬中性點(diǎn)電路和比較器電路，可實(shí)現(xiàn)多種直流無刷電機(jī)(BLDC)六步方波無位置傳感器驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。并具備3個(gè)相電流檢測(cè)電阻與1個(gè)直流地端母線電流檢測(cè)電阻，可應(yīng)用三電阻、兩電阻電流檢測(cè)，以及單電阻電流檢測(cè)等三種電流檢測(cè)方式。可執(zhí)行有位置傳感器與無位置傳感器等磁場(chǎng)導(dǎo)向(field-oriented)向量控制法則(vector control algorithm)驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)家用、商用以及工業(yè)等產(chǎn)品的電機(jī)控制應(yīng)用技術(shù)。

開發(fā)板系統(tǒng)架構(gòu)圖

在命令輸入接口部分，除具有USB轉(zhuǎn)UART界面、UART界面以及I2C接口外，并提供一個(gè)電位器模擬輸入接口，可改變電位器電阻分壓，輸出電壓命令由ADC讀取。此外，有兩個(gè)指撥開關(guān)以及一個(gè)按鈕開關(guān)，可提供程序做控制模式設(shè)定，并提供5個(gè)LED指示燈，其中包含一個(gè)錯(cuò)誤指示燈。

AT32電機(jī)函數(shù)庫

雅特力針對(duì)電機(jī)開發(fā)提供了方便易用的AT32F413與AT32F421電機(jī)庫，包含矢量控制電機(jī)庫函數(shù)(mc_foc_library.lib)和6-step方波控制電機(jī)庫函數(shù)(mc_bldc_library.lib)，用戶可根據(jù)電機(jī)控制方式選擇電機(jī)庫，兩類電機(jī)庫皆包含有傳感器的控制函數(shù)以及無傳感器的控制函數(shù)，注意在使用電機(jī)庫時(shí)皆須調(diào)用初始設(shè)定相關(guān)函數(shù)以進(jìn)行軟件的初始設(shè)定。

電機(jī)庫函數(shù)、使用者自定義函數(shù)與UI函數(shù)均建構(gòu)于BSP之上，而用戶自行撰寫的控制程序則植基于電機(jī)庫函數(shù)、用戶自定義函數(shù)與UI函數(shù)之上。因此用戶可以很方便地調(diào)用電機(jī)控制函數(shù)控制MCU硬件外設(shè)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制程序。并可同時(shí)經(jīng)由UI控制函數(shù)與外部個(gè)人計(jì)算機(jī)UI軟件工具鏈接，傳輸實(shí)時(shí)的電機(jī)控制狀態(tài)或?qū)崟r(shí)改變控制參數(shù)與命令。

以下為一個(gè)電機(jī)控制工程中電機(jī)庫應(yīng)用函數(shù)與其它MCU基礎(chǔ)函數(shù)(BSP)、UI通訊程序，以及用戶撰寫的控制函數(shù)與自定義函數(shù)之間的關(guān)系圖。

電機(jī)庫控制程序架構(gòu)圖

以下為電機(jī)庫文檔結(jié)構(gòu)說明圖。頭文件提供設(shè)定MCU外設(shè)、控制形式、電機(jī)參數(shù)、控制板參數(shù)、控制器參數(shù)，相關(guān)的設(shè)定參數(shù)于mc_xxx_globals.c中的函數(shù)設(shè)定變數(shù)初值，MCU外設(shè)規(guī)劃則由mc_hwoio.c文件執(zhí)行相關(guān)外設(shè)初使化設(shè)定。

電機(jī)庫文檔結(jié)構(gòu)說明圖

雅特力在電機(jī)成本、可靠性等方面不斷做出突破與改進(jìn)，AT32F421、AT32F4212、AT32F413三款電機(jī)MCU搭配Cortex-M4內(nèi)核和雅特力電機(jī)庫算法，具有快速高效的算法能力和高性價(jià)比的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可滿足電機(jī)控制在系統(tǒng)復(fù)雜性、實(shí)時(shí)性和智能化等方面日益嚴(yán)苛的要求。

審核編輯黃宇