全隔离高压伺服电机开源板（基于103C8）：双ICS霍尔隔离采样+PWM隔离FOC电机控制板调试文档说明

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公众号：游名科技

工作电压范围：140V到310VDC或AC110V到AC220V；

电流：最大2A；

不支持自动电机参数测试；

双ICS FOC无感/有感霍尔/有感编码器等驱动；

PWM隔离、电流采样隔离、DCDC电源隔离可直接接AC220V调试；

但报启动失败故障，这时：
• 需要减低加速率，或提高开环启动电流
# y  |1 ^0 @1 M3 z如果以上方法可以解决，但是不能保证100%有效，请尝试增加定位功能。
, ]2 E: T) M$ j' {5 S. ^
如果转子可以转动并且有加速动作，但是还是会停止并且报“速度反馈失败”错误，可能由以下原因导致：
" f1 L3 {, `& O   • 启动成功的限制条件过于宽松导致过早切入闭环。
   • 如下的方法可以解决这样的问题：
   • 提高“连续成功启动输出测试”值，正常情况下请不要大于5。
   • 提高最小启动输出速度。
, |1 A& c: |" i7 u2 g+ |如果采用 以上方法导致开环的最终速度过高，或没有解决问题，可以尝试以下方法：
   • 减少观测器的增益G2,它可以降低扰动对速度反馈的影响。
   • 通常G2应该按照/2,/4,/6,/8方式来减少。
- z* Q) N; A$ _( m# Q   • 放宽观测器的收敛条件，这样使观测器更容易收敛：
3 e4 ]4 Q1 Q9 ^; o   • 使用新的电机库，可以设置速度变化波动为80%（PLL） ,或400%（Cordic)。
/ \/ z* ~. r: w( {2 w+ x   • 这种情况下需要增加反向电动势幅度与估算速度一致性的检查。
   • 更改速度/扭矩的爬升率：根据实际负载和转子的惯性等情况，让加速度更加柔和，防止突然加速导致对反向电动势估算的扰动。
$ D& i( b9 Q( ]5 O. h/ g; A

板子：
5 @. @. a1 }7 y. h电源输入：
/ F$ _3 g& ?  s- e- T9 I; u3 LAC L:接交流电AC火线或高压开关电源正+
AC N:接交流电AC零线或高压开关电源负-
! ~% w9 P5 P7 S. `0 T0 V1 t
: t: ?! u( i6 g6 i/ S电机线：
2 C, |  |7 A* W' kU:接电机U或A
V:接电机V或B
' s  i7 I8 j. a& z. c$ qW:接电机W或C
6 G* z% `* A) |4 i
霍尔或编码器接线
/ q- S. c, h; D- Q0 nHA:接电机霍尔传感器U或编码器A（对应550W伺服电机编码器：4脚）
  |% P, C0 M! oHB:接电机霍尔传感器V或编码器B（对应550W伺服电机编码器：3脚）
7 Y3 y$ O" w* H* Z- `1 x0 m9 D% ~) o2 [HC:接电机霍尔传感器W（对应550W伺服电机编码器：2脚）
GND或0V：接电机传感器接口GND（对应550W伺服电机编码器：5脚）
- h8 I' m( Q# a, q. K+5：接电机传感器接口5V（对应550W伺服电机编码器：14脚）
4 F/ s9 `( Y) R3 D仿真调试接口及串口接线说明:
" g  m" J# A: n# L; TCLK：接隔离DAP仿真器CLK或ST LINK仿真器CLK（SWD信号时钟脚）
( W$ q/ L% ~: f5 a1 dDIO：接隔离DAP仿真器DIO或ST LINK仿真器DIO（SWD信号数据脚）
GND：接隔离DAP仿真器GND或ST LINK仿真器GND
, F: \( @4 a2 o- g( E" YVDD：接隔离DAP仿真器VDD或ST LINK仿真器VDD（ST LINK仿真器可不接VDD）
RST：可不接，接ST LINK仿真器RST
- |4 P0 a$ y; ?& C+ V7 l* l; K1 qTX（TX接RX需交叉）：接隔离DAP仿真器RX或ST LINK仿真器RX
RX（RX接TX需交叉）：接隔离DAP仿真器TX或ST LINK仿真器TX
; q4 n) ~8 A% \/ R$ P

如果启动后立即出现硬件过流保护，可能由以下原因导致：
• 选择了错误的电流采样方式
& ?% ^7 ~$ ]6 H: h) i) x7 |4 i• 选择了错误的电流采样参数：如取样电阻值，放大倍数， ICS增益， Tnoise, Trise等.
# q6 Q  ?* z8 `• 电流环的调节带宽过高：3电阻采样建议为2000rad/s, 单电阻采样建议为1000rad/s
0 {8 K, O7 h6 E& M& J4 q: B• 由于布线受到干扰而导致误触发硬件过流保护，需要检查硬件设计。
如果出现电机只动一下，但是没有加速动作：
+ L" B/ _: Q/ t( f9 {3 z. Z• 这种问题一般是因为开环电流不够大导致无法拖起转子加速，有时出现开环启动完成，

一、硬件说明

1.1图纸说明

. G4 Y9 `1 y: R; H- {( V+ h) |; K  b5 T$ P

IPM模块：选的是国产600V/15A IPM模块，国产IPM模块最好留至少5倍余量，也就是尽量不要超过3A，如果是进口IPM模块至少3倍余量；
电源隔离：采用自制的DCDC隔离模块U11，给MCU，电流传感器，霍尔或编码器等供电；
5 ?8 E  ?1 D* J' b2 l; \6 aPWM隔离：采用川土微的6通道数字隔离器U10，默认低电平L输出（高电平输出则IPM模块输出全导通、造成负载短路烧坏器件）；
% l7 V- R/ [4 n* H1 ~* y电流采样：采用霍尔电流传感器U7、U8实现电流采样全隔离，选的+-10A量产，单位电流对应关系为：0.132V/A。
0 N3 ?+ u+ ^, p4 \; Q

1.2硬件布线
: b0 v) v! {' R1 c! s$ [电流采样由于采用霍尔电流传感器，电压输出RC滤波接到MCU即可；
           PWM输出线和电流采样线尽量不要交叉；
        电源功率地，最好是单点接地。
6 {# S7 [- b" R8 \  h! [. o; d1.3安全说明
4 |7 C* ^0 F' k% [8 E# u   仿真器或调试器：可以用我们的隔离仿真器或加USB隔离器，当然用非隔离仿真器也可以（MCU部分和强电部分都是隔离的）；
   板子及带电端口：不要用手触摸，以免被电到。

1.4接线说明

& K" G9 |  ^  ?7 R, b; f

关闭温度检测接口和母线电压检测（如硬件有用到则加上）：

如果是HALL接口打钩霍尔接口并输入霍尔角度；

如果是编码器接口打钩编码器接口并线数；

如果是无感可跳过；

" T! `6 Z4 y1 X8 T- O

比如设置HALL接口

HALL或编码器接口设置（无感启动则无法设置）：

串口波端口及波特率设置：波特率改为115200

串口端口引脚设置：

按键启动/停止端口设置：

设置参考如下图所示：

AD采样时钟及UV相电流采样端口设置：

根据硬件图纸：

U对应PA5：

V对应PA4：

并降低采样时钟，设置参考如下：

无感启动界面设置为5段式启动（速度、电流最好慢慢爬升上去，最高速度1336要适当高于切入闭环的速度1226），参考如下：

* a! `7 `+ K. y) D% G. u, r( \

打开工程后提示TIMx错误，更改TIM1，编译程序直至OK：

" b  p# o7 Y7 O0 x$ W: s

三、调试补充说明
最好先确定下电机参数（电机找电机厂或自己测试或用我们IPM05F+NUCLEO-F302RE板子进行测试）。
# P" H3 z: S& j3 r$ {首先，需要再次确认ST MC Workbench中所有设置的参数是否和实际的硬件
参数一致：如电机的相关参数，驱动部分的参数，单片机IO设置等。
- o1 N* ~1 A* e. i+ {3 ^3 _  Y3 `• 如果有其中任意一个参数设置错误，可能导致电机永远也无法正确启动。
• 如果有需要，可以让电机运行在开环模式，来测量Tnoise和Trise相关参数。