STR750-MCKIT - STM3210B-MCKIT

1、UM0379使用手册STM3210B-MCKIT(电机控制套件)和STR750-MCKIT(电机控制套件)3相电机控制平台翻译：苑广辉校验：赵文雅-介绍这个手册描述了MB459B电机控制评估板。MB459B是一个AC/AC电源转换器产生一个3相波形驱动三相感应电动机或者PMSM电机。包含的功能模块：一个整流输入电路和一个自备供电接口通过IGBT和电平位移器构成一个可达7A的3相逆变器一个电机连接接口，可以和控制板进行连接一个霍尔/编码器和转速计输入接口MB459B电机控制开发板可以通过以下两种方式进行供电单电源供电，要求电源电压超过18V双电源供电，要求电源电压小于18V本手册描述了电机控制板

2、的不同模块，和驱动PMSM电机和交流感应电动机的具体设置。MB459B板已经同STM3210B-MCKIT和STR750-MCKIT电机开发套件一起发行，更多关于这个套件的信息可以访问ST的官方网站 目录1 硬件布局.32 供电43 运算放大器的配置.53.1 Three-shunt(三分流器)电流采集配置53.2 Single-shunt(单分流器)电流采集配置73.3 跳线配置94 电器特性.105 驱动PMSM电机的硬件设置.116 驱动交流感应电动机的硬件配置127 跳线和连接器设置.138 电路原理图.179 更改历史.201、 硬件布局这部分阐述了MB459B电机板的主要接口(图1

3、)，并描述了他们的功能图1. MB459B连接器1、 电机和板的电源输入，自备供电设备，电压整流2、 标准区域3、 J3连接器：电源输入4、 J1连接器：自备电源输入5、 J8连接器：霍尔/编码器输入6、 J6连接器：闭环控制交流电动机的速度计输入7、 J5连接器：三相输出到电机8、 J7连接器：连接STR75X或者连接STM3210B-EVAL评估板，或者其他的控制板9、 7A逆变器和电平位移器2、 供电MB459B电机控制评估板可以通过单电源供电也可以通过双电源供电单电源为电机供电要求电压大于18V电源通过J3连接器进行供电。电压不能超过42VDC和30VAC，它为电机和控制板供电。会自动

4、产生一个15V DC电压为电机控制板供电。然而，通过这样的方式进行供电，有两种情况可能发生：-如果供电电压大于35V DC，W1跳线必须设置为“HIGH VOLTAGE”位置-如果供电电压在18V和35V DC之间，W1跳线必须设置为“<35V ONLY”位置双电源为电机供电要求电压低于18V通过J3连接器为电机进行供电，同时一个独立的电源必须通过J1接口为电机控制板供电(15V DC,0.5A)警告：在双电源供电恶毒情况下，W1跳线必须拔掉，并且D3短路必须被焊开(这是为了避免在线性电压调节器里面存在反向电流)注意：在J3连接器上，不必注意DC的极性图2. MB459B 电源提供接口1

5、、 J1连接器：15V DC，0.5A电源输入(使用在双电源供电模式，提供给电机控制板)2、 J3连接器：电机电压输入(在双电源供电模式)，或者电机和电机控制板电压输入(单电源供电方式)，最大42V DC或者30V AC3、 W1跳线。在单电源供电模式，选择电机电压；在双电源供电模式，它必须被拔掉。3、 运算放大器配置MB459电机控制评估板可以被配置为两种电流读取模式：Three-shunt(三分流器)配置Single-shunt (单分流器)配置Single-shunt配置要求一个单独的op-amp(运算放大器)，Three-shunt配置要求三个op-amp，为了兼容性的目的，它们其中的

6、一个必须共有这两种配置。跳线W7，W8和W9允许你去设置共有的op-amp达到single-shunt和three-shunt电流读取模式兼容的目的。TSV994用在电机控制板上具备20MHZ的增益范围并且通过一个正电压供电3.1 three-shunt 电流读取配置 图3给出了通过op-amp配置构成three-shunt电流读取模式，在这种配置下，交替的信号通过分流电阻，正反值，必须被转化成为与单片机的AD输入电压相匹配的电压值，才能读取电流值。 这就意味着必须调整极性以便获得可以测量对称交替信号的输出电压。 图3 Three-shunt 配置 运算放大器被应用在下面的模式并且通过电阻r和

7、R设置增益G=s/v=(R+r)/r输入信号e和信号v两者在正输入端的关系如下：V=(U/(k*r3)+e/(k*r1)这里的k=(1/r2+1/r2+1/r3)MB549B评估板上的实际应用电阻为：R=5400ohm r=1000ohm r1=660ohm r2=560ohm r3=4700ohm并且 U=5V因此，增益为G=6.4运算放大器的效果如图4图4 电压效果在three-shunt配置在这种设置下，运算放大器的输出电压是1.94V在没有电流的情况下。峰值电流可以在这种配置下被测量：+/-5A时R_shunt = 0.1ohms+/-2.3A时 R_shunt = 0.22ohms3

8、.2 Single-shunt电流读取配置在single-shunt电流读取配置，电流取样只能在分压电阻上分得的电压是正值的时候进行。只能读取正值在分压电阻上决定了在运算放大器上产生的增益要比three-shunt模式高。然而，因为输入的运算放大器不是rail-to-rail，在这种配置下也是一样，调理电压的极限值。图5 展示了运算放大器的配置使用在single-shunt配置图5 single-shunt配置运算放大器被应用在下面的模式增益通过调节电阻r和R进行设置G = s/v = (R+r)/r输入信号e和输入信号v在正值输入的的情况下，遵循如下公式： V = (U*h)/(k*r4)+

9、f(e)其中 k = (1/r3+1/(r1+r2)+1/r4) h = r1/(r1+r2) f(e) = (e*r2)/(r1+r2)+(e*r1)/(k*(r1+r2)*(r1+r2)MB549B评估板上实际采用的电阻值如下R=11000ohm r=1000ohm r1=1130ohm r2=1000ohm r3=22ohm r4=2200ohm这里 U=5V因此，增益为 G=12运算放大器的响应显示如图6图6 电压效果在single-shunt配置在这种配置中，测量R-shunt上的最大峰值电流的时候运算放大器的输出等于3.16V+5A R_shunt = 0.1ohm+2.3A R-

10、shunt = 0.22ohm3.3 跳线配置基于single-shunt和three-shunt两种读取电流的方式，共用的运算放大器的总体图如图7图7 共用运算放大器的配置4 电器规格表1 MB459B电机控制板所能提供的最大功率表1 电机驱动开发板的电器规格参数最大指标电机类型三相PMSM电机或者交流电机主输入电压(J3)42V DC 或者30V AC辅助输入电压(J1)15V DC,0.5A驱动电机时输出的最大电流(J5)7A驱动电机的最大电流取决于电流的采样电阻和运算放大器的增益。更多的信息请参考第3部分：运算放大器的配置，在本文的第5页。5 驱动PMSM电机的硬件设置为了驱动PMSM

11、电机，你必须简单的确认控制板输出了驱动三相电机必须的6个信号给MB459B电机驱动板。MB469B STR75x评估板在STR750-MCKIT套件中提供或者STM3210B-EVAL评估板在STM3210B-MCKIT中提供，能够完美的适合这个任务。为了驱动任意其他类型的高压PMSM电机，你必须确认： 你的PMSM电机已经被连接到了电机控制板，也就是控制板的J5和J8接插件 电机的相线连接到J5接插件 电机的编码器连接到板子的J8接插件举例说明，对于Shinano PMSM电机，STR750-MCKIT套件和STM3210B-MCKIT套件的接口清单如表2表2 驱动PMSM电机时的跳线设置(

12、默认设置)跳线设置支持 SHINANO 24V PMSM电机设置支持其他高压PMSM电机W1“<35V Only”“<35V Only”或者”HIGH VOLTAGE”W4PresentW5Not presentW6PresentW7Present 和丝印默认的位置W8PresentW9PresentW10PresentW11PresentW12Not PresentW13Not PresentW14Not PresentW15Not PresentW16Present 和丝印相反的位置W17PresentW18PresentW19Present6 驱动交流电机的硬件设置为了驱动交

13、流电机，你必须确认如下：电机驱动板必须和控制板进行相连，控制板输出6个信号驱动电机。交流感应电动机被连接到电机驱动板上，代替原来的PMSM电动机交流电机的相线连接到板子的J5接插口速度计被连接到板子的J6接插口表3 交流电机驱动的跳线设置跳线设置带有速度反馈的交流电机驱动W1“<35V Only”或者”HIGH VOLTAGE”W4PresentW5Not presentW6PresentW7Present 和丝印默认的位置W8PresentW9PresentW10PresentW11PresentW12PresentW13Not PresentW14Not PresentW15Not

14、PresentW16Present 任意位置W17Not PresentW18Not PresentW19Not Present7 跳线描述和接插件设置表4 跳线描述跳线选择描述W1“HIGH VOLTAGE”电机电源供电大于35V DC或者25V AC“<35 Only”电机电源供电小于35V DC或者25V ACNot present电机供电电源同电机的控制电路分开。电机的控制电路必须提供15V DC(0.5A)在J1连接器。在这种情况下，D3短路线必须不能短接。参考第二部分：电源供电的详细说明。W4Present连接R3取样电阻和T2 IGBT源极，三电阻采样配置Not prese

15、nt使电阻R3从T2 IGBT源极断开，单电阻采样配置W5Present连接T2 IGBT源极和电阻R4，单电阻采样配置Not present断开T2 IGBT和R4电阻，三电阻采样配置W6Present连接热比较器到L6386 MOS驱动的第2脚。在这种情况下，热保护产生一个低电平的错误信号，强制停止。Not present失能MOS驱动器L6386的热比较器反馈W7设置到丝印的默认位置选择B相电流运放的调整输入，三电阻模式设置到丝印的相反位置选择B相电流运放的调整输入，单电阻模式W8Present设置B相电流运放的输入电阻，三电阻模式Not present设置B相电流运放的输入电阻，单电阻

16、模式W9Present设置B相电流运放的增益电阻，三电阻方式Not present设置B相电流运放的增益电阻，单电阻方式W10设置到丝印的默认位置连接R5采样电阻到T6 IGBT的源极，三电阻采样方式设置到丝印的相反位置连接T6 IGBT源极到R4采样电阻，单电阻采样方式W11Present连接诊断比较器的输出到控制器的P1.10(Fault/MC EMGCY)Not Present不连接诊断比较器的输出到控制器P1.10(Fault/MC EMGCY)W12Present连接速度计信号测量A相(TIM2_TI1)到P0.03脚，在这种情况下，W17是不连接的Not present不连接速度计

17、信号测量A相(TIM2_TI1)到P0.03脚W13Present3.3V电源连接到Vdd_m用来为控制板供电，连接到电机板J7的26脚Not presentVdd_m没有连接到3.3V电源W14Present5V电源和Vdd_m连接，为控制板提供电源，连接到J7的26脚Not presentVdd_m没有和5V电源相连W15Present使用控制板上的5V提供电源通过电机控制接口J7Not present5V电源不能通过控制板提供W16设置到丝印的默认位置+Vdd_m被用来为霍尔传感器或者编码盘供电设置到丝印的相反方向5V被用来为霍尔元件或者编码器供电W17Present使能Hall1/A+

18、测量相A/TIM2_TI1输入P0.03Not present失能Hall1/A+测量相A/TIM2_TI1输入P0.03W18Present使能Hall2/B+测量相B/TIM2_TI2输入P1.03Not present失能Hall2/B+测量相B/TIM2_TI2输入P1.03W19Present使能Hall3/Z+测量相C/TIM0_TI1输入P0.01Not present失能Hall3/Z+测量相C/TIM0_TI1输入P0.01表5 连接器输出线描述名称参考说明/分配J115V DC，0.5A输入连接器为电机控制提供单独的电源1）15V DC2）地J215V DC输出连接器，这个

19、连接器没有被安装1）15V DC2）地J3最高42V DC或者30V AC电源输入连接器1） 地2） 电源输入(AC/DC)3） 电源输入(AC/DC)J4反电动势子插件板接口1） 相A2） 没有连接3） 相B4） 没有连接5） 相C6） 没有连接7） 电压总线8） 没有连接9） +5V10)+Vdd_m11)地12)PWM VrefJ5电机三相输出1) 相C2) 相A3) 相B4) DC bus middle point(可能用于两相电机)5) 地J6交流电机速度反馈速度计输入接口1) 速度计偏差(0.6V)2) 速度计输入J7电机控制接口1)紧急制动-2)GND3)PWM-1H-4)GND5)PWM-1L-6)GND7)PWM-2H-8)GND9)PWM