深入探讨FOC控制方案:实用指南一文带你了解

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熟悉电子工程领域的人对于磁场导向控制(FOC)这个概念应该不陌生。FOC,又称为矢量控制,是一种利用变频器(VFD)来控制三相电机的技术。通过调整变频器的输出频率、输出电压的大小和角度,我们能够实现对电机输出的精确控制。在低成本电机FOC控制领域,小体积封装的微控制器单元(MCU)通常被广泛应用于六步方波控制。此类应用对MCU资源的要求并不高,因此小封装的MCU常常能够胜任任务。
 
然而,在基于FOC的永磁同步电机(PMSM)开发中,对MCU的运算能力和模数转换器(ADC)速度等资源有着更高的要求。大多数现有的小封装MCU难以满足这些需求。
 
青稞RISC-V处理器全栈MCU系列产品中,推出了CH32V203F8和CH32V203G8两款小封装V203点点taptap安卓,以满足上述需求。
 
以TSSOP20封装的CH32V203F8为例,该点点taptap安卓拥有最高可达144MHz的系统主频。它支持单周期乘法和硬件整数除法,并且在仅9个指令周期内完成硬件整数除法,其处理能力远强于普通MCU,完全能够快速处理FOC控制中的复杂运算。
 
此外,CH32V203F8还具备以下特性:
 
内置64KB Flash和20KB RAM,完全满足大多数FOC控制所需的存储资源。
 
集成2个独立12位ADC,可配置为9个采样通道,最高采样速度可达1M/S,满足FOC控制对高速采样的要求。同时,它还集成了1组高级定时器接口,可用于电机控制输出。
 
内置1组8通道通用直接存储器访问控制器(DMA),可与定时器和ADC协同工作,特别适用于采用单电阻方案的电流采样控制。
 
内置2个运放(OPA),可用于电流放大和短路保护。
 
可选配置1个USB、SWD、I2C或UART接口,用于与虚拟示波器进行波形观测、代码仿真或下载、外部数据交换等。
 
对于差分放大电路放大的母线电流,可以直接通过运放输出脚的ADC进行采样。另外,通过配置内部直连高级定时器1的BKIN脚,也可以使用OPA1的输出脚。
 
此外,利用ADC0、ADC1和ADC2三个通道对端电压进行采样,可以用于顺逆风启动时的位置判断,并且这三个引脚同时也是通用定时器2的捕获输入通道。
 
CH32V203的低运行功耗使得它可以通过LDO直接进行15V转3.3V。在U9输入端加入RC电路可以增强MCU电源的稳定性,并承担部分耗散功率。
 
借助CH32V203的低功耗特性,我们可以通过使用LDO将15V转换为3.3V,同时在U9输入端添加RC电路以增强MCU的电源稳定性,并分担一部分耗散功率。
 
对于MCU的1和2脚,它们是多功能复用引脚,可以通过代码进行配置,实现SWD、USB、I2C、串口或普通IO等功能。这样就能够实现代码下载调试、虚拟示波器波形观测等操作。
 
总结来说,尽管CH32V203F8等小封装MCU的引脚数量较少,但它们能够满足电机控制所需的基本外设要求,并具备同封装MCU不具备的主频等优势。因此,它们可以灵活应用于低成本电机FOC控制领域。FOC在工程设计中非常实用,特别是在电机控制领域,可以发挥重要作用,因此非常值得深入学习和研究。
 
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