基于Cortex-M3的 STM32微控制器处理先进电机控制方法

对于一个能够执行先进的电机控制功能的通用微控制器，拥有微控制器是一回事，而开发轻松入门却是另一回事。利用软硬件工具可以把这个问题的两个方面都处理好。首先是拥有一套电机控制开发入门工具，包含测试工具（JTAG探针和光隔离器）、 微控制器芯片以及功率级电路板和演示用PMSM电机，这套工具用于产品性能评估和开发用途。模块化设计有助于升级演示应用（例如双电机控制微控制器电路板），评估多个（或定制）功率级。最后，意法半导体为STM32客户免费提供电机控制软件库。2.0版电机控制软件库利用头文件内的一个简单且低廉的 #define声明列表支持各种配置。软件库包含交流感应电机和同步电机的磁场定向控制算法，为简化代码的可读性和可维护性，这些算法采用C编程语言，再次证明了现代编译器的效率。该软件库还针对PMSM电机提供一个稳健的无传感器控制算法（基于磁通观测器），以及一个超高速内部永磁电机 (IPM)专用控制算法。当然，该软件还支持普通转速和位置传感器（增量编码器、霍尔传感器或转速传感器）。通过使用隔离传感器或分流器，STM32支持三种电流检测方法。STM32外设可以实现一个创新的单电流检测方法，利用成本最低的配置（一个简单的独特的电阻器）执行矢量控制。因为能够最大限度降低本征电流失真率，这项技术已取得专利权。

意法半导体目前的主要开发项目是控制电机直到静止状态的无传感器永磁电机控制和内置功率因数校正功能的双电机控制。最近，意法半导体成功演示了单电流检测方法，仅一个STM32微控制器就能执行两个单电流检测矢量控制功能，同时还用一个40 kHz的控制回路管理PFC级（详见图1）。

图1：STM32F103HD可以同时处理双电机控制和数字PF

从功率开关分立器件，到复杂的系统芯片，意法半导体承诺以其独有的产品组合长期支持电机控制市场。STM32微控制器产品线将继续沿四个新方向部署，如图3所示，其中两个方向适用于电机控制。第一个产品线将面向低成本市场，开发低端的16位电机控制微控制器。另一个产品线以高性能为诉求，面向需要更高处理性能、更大存储容量和高带宽接口的应用。如此宽广的产品组合结合Cortex-M3内核，势必确立STM32架构适用于现在和未来电机驱动的多功能性。