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【STM32电机培训】——1、实验电机参数测量及极数对解疑

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七哥 发布时间:2018-9-5 01:31
本帖最后由 toofree 于 2018-9-5 01:34 编辑
# @$ C/ a. T7 b1 D  N) g: Y* v& F# F0 g/ }- n1 E
   下载并安装X-CUBE-MCSDK_v5.0.3或X-CUBE-MCSDK_5.2.0.exe后,安装成功后会有两个应用程序“MotorControl Workbench 5.0.3”和“Motor Profiler 5.0.3”。电机参数测量需要使用“Motor Profiler 5.0.3”。
! S! Q9 ?/ k2 Y# k2 _* b  当然两个版本都安装了,对比着用。
7 I" \) J2 K4 r# c" u 傲游截图20180905003028.jpg
$ h5 u! ]# Q) r7 w6 S# G% y9 n% d2 ]( }& s( O$ }- `- f) _

& E1 _, g7 f( v& {1 ?* {) U  本实验需要的其它软件“STM32 ST-LINK Utility”,自然是必须早已安装了。
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8 o' P6 @+ u4 j% J
: ?; l! a! L& l8 s' n5 n1 Q7 i1 S9 y/ a1 V$ ]
3 |: W4 m2 K# j4 Z$ {
  实验使用的为P-NUCLEO-IHM002套件,包含了NUCLEO-F302R8、X-NUCLEO-IHM07M1、BR204-1700KV-1、12V电源适配器。: T/ x  s! G: d# r# {9 j
傲游截图20180905003353.jpg 2 H% v5 b: W- k9 l/ x, z- P
& ]- |/ J& S4 i6 n& \
  连接电机、电源适配器、通过USB线将Nucleo板载集成ST-Link/V2连接实验用计算机,给12V电源适配器通电,整个系统上电。0 L: b0 e  y5 Q+ L: H  y
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, Q5 {; [$ @5 W( b* K& u3 B) H. R
  打开“Motor Profiler”软件,“选择板卡”; x& S5 @+ r( T, p# @
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: l; D; @. {4 j# C# Z6 U
, p7 \2 i0 D7 @, ^. i9 V2 E  双击选择对应板卡套件,则本页面自动关闭
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5 _8 R- p+ F5 e3 [2 {' f$ |' y" _( u9 z, e% Z
  在主页面可以看到板卡预览图,右面设置好参数,计算机通过连接板卡。& a7 ^3 d1 o* ~+ \5 W3 s
  (至于这里的极对数为什么是7这个疑问,我也一直不明白,直到今晚终于找到资料,在后面解释。)) p$ y5 I/ _5 A1 c! \+ f9 M
傲游截图20180904005843.jpg
8 y# I) g4 Q7 b1 v" G" f
1 \7 B. `5 L$ y( W  第一次用“Motor Profiler”软件连接,板上没有电机参数测量固件,需要自动更新固件
) y0 L, ]8 V" D% g$ D 傲游截图20180904005914.jpg * ~0 [* M' K8 l! I
: H7 Z5 ]1 b& x0 H
  固件成功更新
2 ]3 M( R, |- d' h2 x- q 傲游截图20180904005921.jpg
: u: b' v% Y" D( ^- X: x; L8 x  S3 O# F' n$ {
  点“Start”,开始电机参数测量实验; K4 |" ?( @) p+ ?. X# F9 i
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7 l. g3 m" K0 G5 I- Q( A
7 g7 j5 b5 @" G9 a2 O7 W/ t  在第一次尝试测量参数,没有成功,接着会自动再次尝试
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& z$ X& M* V/ N& F3 r! m. r( v. y; p' O! T
  第二次尝试测量成功2 V7 U  X1 {* e; s; i
傲游截图20180904005225.jpg 4 \" {% n, ^/ c
6 n2 T6 L. w7 T6 B
  测试几次,发现测量结果参数Rs、Ls、Imax、Ke每次都不一样,会有细微变化' c6 I: i/ {" Y% T
傲游截图20180904010023.jpg 8 `7 p6 J9 K: j9 `9 B
4 x. U$ `" b# A3 C' j! ?: j
  这是后来再次测量的结果,对比前一图,有变化% p. M5 A1 }% P
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3 D+ E# A$ @0 }5 n
5 H( n2 {* ~2 ]7 a  “Save”保存测量工程(不知道叫什么,姑且就叫测量工程吧)。, b" d! o: X/ n; E5 L% O( F' k3 C0 ?
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' C5 J: Z) m3 J# r+ y
9 O6 Y9 b, D" ~2 _2 d- ?3 f  “Play”演示电机转速控制调节,“Start”开始演示
; Q% i. L% C' x4 ]7 v- w 傲游截图20180904010055.jpg
. [  F" x5 i0 M4 Q; _" r0 ?& f5 z3 _' D
  拖动三角滑块,调节不同转速,及转动方向
6 p7 ^  f; h" y; y5 a; t/ @ 傲游截图20180904010110.jpg - h# s  M% ^2 [* z

8 a/ g3 V6 y0 g  调节转速
& P9 n! w! @" H6 l7 W5 O. r 傲游截图20180904010123.jpg
+ X4 E% K; v) G& K' ^9 Z
3 u7 Q$ D6 l/ I8 {' {8 Y  调节方向, f  {: g" K+ l2 q0 R
傲游截图20180904010142.jpg
0 {" x( A& h% h8 j$ e- x# g! @8 k' {+ P( Z$ Q# ^2 S
  测试最小转速。电机可调节的正反最低转速都在750左右,太低则电机会停止运行。+ R$ {2 |# {7 E3 E
傲游截图20180904010325.jpg
4 U5 m# T; u! |3 {0 f& U' m* I5 v" t+ S; a
  测量结束,关闭软件。要关闭软件时例行公事的弹出,提示会丢失没有保存的数据,不予理会或保存一次都可以。: _- U6 |' C* A& [/ C& U
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1 |2 L7 V2 `8 u! L9 U& o6 h
5 x7 k. n2 e; s1 w# I7 ?
9 u: }/ s8 D4 Z4 y3 B- _2 c  关于极对数为什么是7,这个百撕不得其姐,也不得其妹。终于今晚在“知乎”上查到根据,原理讲的很不错。
7 a- G+ O8 R1 `# d" b' f9 _$ }) }; B* d0 }4 K  V% ]5 A! ?/ w
原贴链接附上:http://www.zhihu.com/question/53893449
' p, d: |7 h+ o- T( R( ~& C' l1 s  E6 h* y) m; L# c
1.定转子极对数问题' {6 a- N3 J( `& y* h; E

' \8 O( d2 @6 O6 v4 V5 X/ F: `  实际运行中,定子通电产生的磁极数和转子的磁极数可以不相等。航模电机工作时时其实有点类似于永磁式步进电机,两者也是不相等的。至于为什么设计成槽数和永磁体的磁极数不成倍数关系,是为了减小齿槽转矩,减小转矩脉动。齿槽转矩也就是我们用手拨动电机转子的时候,那种一顿一顿的感觉。以12N14P的XXD2212电机为例,采用两两导通的通电方式运行,其六种通电状态如下图所示:
4 s* p! J3 x. H+ s4 {7 x1 ]- P9 y+ N
5 P% |2 K2 c0 O3 {/ N% y; c, J8 E7 V' t0 A% s
AB.jpg
0 N. L; q" ^3 Q8 b* K# T  F8 g- ?  ]$ g, M
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7 Y. M( V9 U- Z BC.jpg
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, O5 d! y1 S; L1 I
) L8 p+ y& C3 ^! _( M  I CB.jpg / ^5 g2 L7 O% O1 \; J" u# t0 i
% D) ?1 N5 c$ z

1 b- R- W* q% v, h" ~  m  可以看到,每一种通电状态,转子的永磁能够找到与定子磁场对齐的位置。且能够产生持续的同方向的转矩。即使转子磁极数和定子磁极数不等,电机也可以稳定运行。
; E  @0 Y) d2 [' K$ O
3 f" h! m" V! |0 \! W# I( Q1 N2.BLDC转速问题
/ ~9 t. C- a0 U6 d2 N( W  e
% \' K& m9 u9 {8 O& U- ?  我们用的航模电机都是带有ESC的,这两个组合在一起的话,就组成了一个自控式变频系统。你所说的电压越高,电机转速越高,你是站在两者组合的角度来讲的。一般的ESC(非FOC电调),一般采用检测反电动的过零点来进行电机换向,电压越高,电机的转速就会越高,那么ESC的换向频率也会随之提高,也就是同步转速也随着提高。' h& Z, ^' Q' k% ]

/ X$ p. L$ o$ n* |# x. V* e8 W) w  z  同步转速=频率/极对数 ,这个公式对无刷直流电机(BLDC) 适用吗?2 p2 \; x7 _0 T4 x& {! ?. S
6 B9 e1 V6 V$ H6 ~: L3 L" S1 H/ h
  整个过程中,同步转速=频率/极对数 这一个式子是始终成立的,电压越高,ESC的换向频率也会越高。
! z/ u7 p- O) a$ U+ y7 D% d' k* k! U6 o8 X
  频率指的就是方波换向的频率吗?
. {% g2 R1 d/ K8 d- @( {+ G
$ ~2 G6 l: }  V2 A& L0 U) R  同步频率跟方波换向频率差一个系数关系,跟驱动方式有关。普通的两两导通驱动方式,一个周期存在AB-AC-BC-BA-CA-CB六种导通状态,所以 同步频率 = 方波换向频率/6
: C( U4 Q( G( e; Q0 l. x
3 t+ ~$ _1 g. H, {- y' A" _$ f  极对数是指定子的还是转子的呢?7 _8 Z: O+ g2 ~

) }. q" X2 v( h  同步转速=频率/极对数
,这里的极对数按照永磁体极对数算。3 B1 ^5 w8 p8 K! {8 f, ~& s

8 u1 b# t2 `8 s! ?+ `  对照我们的“奔牛”无刷电机BR204-1700KV-1,为了数的清楚一点,卸掉螺丝。9 R$ C0 @, S6 V1 s
微信图片_20180905005200.jpg
* z7 p* u2 B% M" q
7 Y/ r1 O) _) }. W- }) [5 S, b  可以看到,里面的定子线圈一共有12个磁极,共6对;而外面的转子永磁体有14个磁极,共7对。那么极数对自然也就是7喽。
7 Z" m, _( q1 G# `' U% K. A6 v3 h
1 |6 x, V, c) C% y4 Z/ }
  定子磁极切换的频率,除以7个极数对,就是转子转动的速度,RPM为每分钟转数。+ n" N7 [3 {/ I
  其实这也不难理解。因为定子线圈变化了6次磁极,为一圈,相应转子也需要跟随6次,可是转子的磁极为7,那么就自然就少了一次。也就是说,定子磁极转一圈,转子真实只能转七分之六圈。* c' Y1 p/ n: A( K7 k1 `# m; ?
  
$ {  S+ O0 V9 K  本着拿来主义、实用主义的态度,用就是了,有时候有精力再慢慢研究无刷电机。
, i* ~) [  S7 b3 U* m  看似小小的电机,里面大有文章,通过本实验及网上资料,只是了解了一点皮毛。
9 n1 Z1 |  O6 A; ~) Y

9 C( ?' I; \. d; W9 N' u% K& b- ^+ n8 R; [) T4 H% N! ?' Y

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1 收藏 4 评论4 发布时间:2018-9-5 01:31

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4个回答
子曰好人 回答时间:2018-9-5 09:23:41
文章很长,介绍了很多基础知识,码字辛苦了,点个赞
zero99 回答时间:2018-9-5 14:44:41
深夜更新,支持下
dbwu8280 回答时间:2018-9-11 14:29:43
学习了,必须赞!
李康1202 回答时间:2020-1-1 11:27:35
新年快乐

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