永磁电机三闭环有感伺服控制

自中科昊芯推出专题阐述HXS320F28034双电机有感FOC控制系统实现以来，第一期主要分析了双电机有感FOC控制原理，第二期着重分析了永磁BLDC的霍尔位置开环控制，第三期着重分析了永磁BLDC的双闭环调速，第四期着重分析了永磁PMSM双闭环FOC调速，本期基于上期的方案做了一个拓展，增加了位置闭环优化，实现永磁电机三闭环有感伺服控制，并继续基于平头哥半导体有限公司的剑池集成开发环境（简称“CDK”）V2.12.1版本与HXS320F28034驱动一体板联合开发。

PMSM三闭环有感伺服原理如图1，系统给定位置θ*与差分增量式编码器计算所得实际角度位置θ相比较，经位置PI运算得到给定转速n*，与差分增量式编码器计算所得实际转速nfbk相比较，经速度PI运算得到q轴电流给定值iq*，采用id*=0控制，与霍尔电流采样得到三相实际电流ia,ib,ic，经CLARK与PARK变换所得d轴与q轴电流id,iq进行比较，经电流PI输出调节电压Ud*,Uq*，经反PARK变换得到调节电压Uα*,Uβ*，经空间矢量脉宽调制SVPWM输出三路开关管切换时间Tcm1,Tcm2,Tcm3，与三路PWM输出三角载波相比较得到六路调制脉宽，驱动控制三相六桥臂MOSFET逆变器通断，实现三闭环伺服的位置精确控制。

依照上述原理，设计HXS320F28034 PMSM三闭环有感伺服系统如图2，通过GPIO按键控制电机使能与位置给定，转子位置与速度检测通过QEP模块实现，电流采样通过ADC模块实现，经三闭环PI调节输出PWM波的导通脉宽，从而实现电机角度位置的精确伺服控制。硬件连接如图3，图中的小黑色电路板为差分编码转换器，读者可根据需要自行采购。

系统所采用的软硬件开发环境详见《芯教程丨平头哥CDK助力中科昊芯HX2000系列芯片之双电机有感FOC控制系统专题（一）》。

根据上述分析，基于CDK开发PMSM三闭环有感伺服系统，代码包括：PWM、QEP的外设GPIO引脚配置、三路三相PWM波输出配置，QEP初始化配置与差分编码器位置采样、转速与电角度计算、ADC初始化配置与电流采样、PMSM斜坡启动编码器校正、PI调节算法、CLARK、PARK正逆变换、SVPWM算法调制的EPWM事件触发中断服务程序，主程序执行调用，其中SVPWM算法调制的EPWM事件触发中断服务程序代码为：

CDK上开发PMSM三闭环有感伺服系统控制程序，其编译结果为：

编译通过后，可以开始调试，其调试结果如下：

调试后，控制PMSM在400rpm~600rpm调速与调节转子位置的效果如下：

关于昊芯

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