意法半導(dǎo)體推出無感零速/高轉(zhuǎn)矩電機(jī)控制嵌入式軟件

2023年12月21日，中國– 意法半導(dǎo)體發(fā)布了STM32 ZeST*(零速滿轉(zhuǎn)矩)軟件算法。該算法運(yùn)行在STM32微控制器上，讓無感電機(jī)驅(qū)動器能夠在零轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。意法半導(dǎo)目前正在與指定客戶分享這個算法。該算法首次在通用電機(jī)驅(qū)動器中提供零速滿轉(zhuǎn)矩電機(jī)控制功能，實(shí)現(xiàn)了以前無法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)運(yùn)行平順性和可預(yù)測性。

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

新的STM32ZeST軟件算法是一個零速無感電機(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器(HSO)算法同步運(yùn)行，采用無傳感器的無感模式控制電機(jī)運(yùn)行。作為一種嵌入式軟件解決方案，不需要在STM32微控制器(MCU)上增裝額外的硬件或特殊外設(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)行時估算。

通過使用STM32ZeST和HSO軟件算法，設(shè)計(jì)者可以避免在啟動階段出現(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)體開發(fā)了一個演示模型，展示無感電機(jī)驅(qū)動器如何啟動，在各種轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速時移動負(fù)載。該模型使用的是一個電動踏板的車輪，演示了電機(jī)始終按照預(yù)定方向啟動，并且可以使負(fù)載保持在零速靜止不動。

為方便開發(fā)者評測STM32ZeST和HSO兩種算法的性能，加快開發(fā)進(jìn)度，意法半導(dǎo)體開發(fā)了配套的硬件工具，其中，B-G473E-ZEST1S控制板為電源板STEVAL-LVLP01生成PWM信號。電源板驅(qū)動低功率/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)。控制板與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)類型開發(fā)驅(qū)動器，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定時器，意法半導(dǎo)體電機(jī)控制軟件開發(fā)套件(MC-SDK)支持所有這些產(chǎn)品，該套件包括電機(jī)控制固件庫和專用配置工具(Motor Control Workbench)。這兩個工具都需要配合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)動器解決方案，還支持從高性價比的STM32C0到高性能STM32H5的各種系列STM32微控制器。