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：
/ k+ a* p- Y' e) x: z: C5 a: ?* W- l• 需要减低加速率，或提高开环启动电流
8 s' X. a* y* v! M; B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。
* b8 `% |3 ?6 X" y- i! _; @
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：
   • 启动成功的限制条件过于宽松导致过早切入闭环。
9 d1 R& w0 D5 `4 @. J' c   • 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。
( e6 B5 s- z; k/ }" k3 ~3 h5 @   • 提高最小启动输出速度。
5 O! F5 y+ r$ W6 I5 q2 X' v% _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：
) s4 q. y0 b$ z: U. H   • 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。
   • 放宽观测器的收敛条件，这样使观测器更容易收敛：
& z. Q  q$ a& h; q8 V   • 使用新的电机库，可以设置速度变化波动为80%（PLL） ,或400%（Cordic)。
0 A6 Z# c( S- v. s8 @$ o" k" E$ z   • 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。
# b0 f. i9 i# A  \; Y4 A9 h5 w   • 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。
2 F/ e8 u9 \% s3 Z( K/ J* y4 b

板子：
# n8 B/ Q2 Z# j# e1 C8 y电源输入：
/ s: f* f+ Z' I, S1 T4 T, ^5 `AC L:接交流电AC火线或高压开关电源正+
! y0 [7 s( [$ `" X' n+ {AC N:接交流电AC零线或高压开关电源负-

$ J) |! X7 B) u7 {电机线：
U:接电机U或A
6 \- u2 C9 k, ?0 pV:接电机V或B
- C4 p1 w( F3 i! x) R# dW:接电机W或C
, {5 j! _  F- o% ~: B7 H
4 q: |6 P: |% b* I+ c8 M霍尔或编码器接线
HA: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）
HB: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）
4 S: K8 v( H/ v' v: A+ L# `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）
+5：接电机传感器接口5V（对应550W伺服电机编码器：14脚）
# `( C- g0 [9 Q. h. D/ D' `  x仿真调试接口及串口接线说明:
7 s1 W- W5 b2 x9 r& t& FCLK：接隔离DAP仿真器CLK或ST LINK仿真器CLK（SWD信号时钟脚）
% \, G3 `1 Z- `. W" e- `DIO：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
VDD：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
TX（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
7 T$ ^- ^" Q7 P7 O/ Z

如果启动后立即出现硬件过流保护，可能由以下原因导致：
0 ~: D- O7 v2 L( v$ F# t/ m• 选择了错误的电流采样方式
• 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.
• 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
# H! U9 N6 ]! T/ t$ T+ O• 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：
• 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

  L% u2 I# p/ a3 U2 I- ~

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；
. J* x8 p6 N* R! x. }$ e  DPWM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）；
, y1 ~# V0 Q% u+ w7 U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。

1.2硬件布线
4 p! @9 x, g) o! L3 e! b1 ~! R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；
% H7 X! N' f3 R4 t. b0 w8 C: R0 A        电源功率地，最好是单点接地。
1.3安全说明
   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。
; B- v! r3 v1 x8 Z/ x2 ~4 R& |

1.4接线说明

- u! ]3 F3 o3 {' }

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；

" ^; t7 H5 i2 f) ]

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：

1 u( _; C' D# X7 c* u8 e/ T1 p

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：

/ L. l2 e" |( v" v$ L- f

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：

打开工程后提示TIMx错误，更改TIM1，编译程序直至OK：

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）。
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
# w: ]5 p9 L/ k6 }2 v5 X- @6 q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。
' p  @% I' @/ j' U• 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。
$ b! c! t0 D5 e3 ^• 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。