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：
$ _4 e& f2 e! ~0 \• 需要减低加速率，或提高开环启动电流
! ?! u1 ^' V' x3 A8 A7 n. p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。
3 h$ b- q  ~# n
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：
& N& D9 j. s4 X; Q2 c% j; J/ f   • 启动成功的限制条件过于宽松导致过早切入闭环。
- t4 g$ g  o9 m. ]. K; }5 j1 @0 V   • 如下的方法可以解决这样的问题：
! ?0 C$ ]* W6 L* @8 ?* a! {   • 提高“连续成功启动输出测试”值，正常情况下请不要大于5。
" P) P8 C3 m3 ^2 h: ^   • 提高最小启动输出速度。
$ H9 x2 x; y9 Z, C0 h2 h( A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。
   • 放宽观测器的收敛条件，这样使观测器更容易收敛：
   • 使用新的电机库，可以设置速度变化波动为80%（PLL） ,或400%（Cordic)。
   • 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。

板子：
/ u9 P! b. ]3 c; m. O4 j; a电源输入：
AC 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-

. j6 W+ ~+ W* h电机线：
+ B: S( B7 t" ZU:接电机U或A
V:接电机V或B
W:接电机W或C

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）
. U! k  }$ F' r( @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）
+ X2 Z/ F/ e) V$ ^4 I1 h4 CHC:接电机霍尔传感器W（对应550W伺服电机编码器：2脚）
( [9 a' t0 o: t$ k0 YGND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）
, ?/ E2 E$ r0 J仿真调试接口及串口接线说明:
6 g2 H+ i8 g" I& L1 A* l7 oCLK：接隔离DAP仿真器CLK或ST LINK仿真器CLK（SWD信号时钟脚）
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）
- E  f) ~$ [5 ARST：可不接，接ST LINK仿真器RST
( x7 x2 C/ X! v% A" ETX（TX接RX需交叉）：接隔离DAP仿真器RX或ST LINK仿真器RX
. F. i# V2 {% j4 y  KRX（RX接TX需交叉）：接隔离DAP仿真器TX或ST LINK仿真器TX

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
" D4 K! F+ q  z2 E• 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
• 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。
4 b3 ?" a- u2 R2 p2 \: H5 T: l如果出现电机只动一下，但是没有加速动作：
6 r! Y* S+ N  g( o+ j( T+ S  V• 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

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；
( B2 l! M, W9 [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；
PWM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）；
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。
! Y3 X$ q3 ?. X5 U- `

1.2硬件布线
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；
: Q: J: Z" o. _! Y+ C           PWM输出线和电流采样线尽量不要交叉；
$ ?8 q$ k4 g9 _2 C" U        电源功率地，最好是单点接地。
1.3安全说明
. ?7 f+ Y2 l* j: \) K1 o   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）；
4 ^' ^5 C  k5 \. |2 g" R2 X4 D* `9 T   板子及带电端口：不要用手触摸，以免被电到。
2 N' D- g2 T) g: h/ k* k' Q

1.4接线说明

9 W8 C* @3 w3 C3 M! i2 L

关闭温度检测接口和母线电压检测（如硬件有用到则加上）：

$ O* ~* E7 x% H+ L+ T% A' h

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；

比如设置HALL接口

2 v, r$ i' `) d% ]% c* m) r( {1 L/ B

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：

6 }# O7 A8 J. O' [9 G! [- g# @( d

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* o6 F0 p5 u, J/ T0 u7 o+ Q

打开工程后提示TIMx错误，更改TIM1，编译程序直至OK：

# C# U, N; w$ w6 d  N

三、调试补充说明
, d( t- H$ Z! i" ]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）。
0 O8 N7 u% o* ?9 f- A9 R" c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
& Z* C5 t4 l/ G( O9 I5 w2 l* d2 |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。
& c/ U! g$ v4 o9 J• 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。
& v; C3 m* j4 `% C* }1 |• 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。