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[参考译文] MCF8316C-Q1：MCF8316C-Q1 — 主动制动不一致，减速期间出现 HW_LOCK_LIMIT 故障

admin
Guru**** 2813705 points

Other Parts Discussed in Thread: MCF8316C-Q1, MOTORSTUDIO

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/motor-drivers-group/motor-drivers/f/motor-drivers-forum/1598344/mcf8316c-q1-mcf8316c-q1---active-braking-inconsistent-hw_lock_limit-fault-during-deceleration

器件型号： MCF8316C-Q1
Thread 中讨论的其他器件： MOTORSTUDIO

TI 团队大家好、

我正在使用 MCF8316C-Q1 以通过 I2C 模式控制电机。 在主动制动配置期间、电机变得不一致、有时器件会在减速期间进入 HW_LOCK_LIMIT 故障。

电机详细信息：

额定电压：24V
额定电流：6.5A
额定转速：5600rpm（电速 746Hz）

问题描述：
当从 50%速度减速至 10%速度时、如果 CL_DEC 为 20Hz/s、则主动制动效果良好、 但减速所需的时间更长。 如果将 CL_DEC 增加到 40Hz/s、则主动制动仅在有时有效。
运行几次后、电机降至 HW_LOCK_LIMIT。 我需要在 12 秒内将电机从速度的 100%(5600rpm) 减速至速度的 10%(560rpm)。

当前主动制动配置：
ACTIVE_BRAKE_EN = 1
ACTIVE_BRAKE_CURRENT_LIMIT = 7A
ACTIVE_BRAKE_CURRENT_SLEW_RATE = 500A/S
ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT = 100%
ACTIVE_BRAKE_KP = 530
ACTIVE_BRAKE_KI = 350
ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY = 10%  
ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT = 2.5%
 
我将在此处附加寄存器配置的 json 文件、浏览该文件并帮助克服这个问题并实现最终目标。

谢谢。此致、
Aniruddha  

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  • 0
    TI__Guru**** 2813705 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Anirudha：

    您可以再次检查 JSON 并附加该文件吗？ 我看到开环电流限制为 7A、闭合电流 Kp 为 0、Ki 为某个值、速度环路 Kp、Ki 也看起来不正确。 这是什么类型的负载？ 风扇还是泵？ 您是否可以使用最新 MOTORSTUDIO 中提供的 SmartTune 功能、获取自动配置的 JSON 文件并在此处共享？

    主动制动正常工作的一般建议：ACTIVE_BRAKE_EN = 1
    ACTIVE_BRAKE_CURRENT_LIMIT = 7A //选择的电流不超过电机的额定电流、这种惯性是否非常高？ 选择小于 ILIMIT 的值
    ACTIVE_BRAKE_CURRENT_SLEW_RATE = 500A/S //这可以接受
    ACTIVE_BRAKE_MOD_INDEX_LIMIT = 100%//这可以接受
    ACTIVE_BRAKE_KP = 530 //对于 KP 和 KI 选择为电流环路获得的相同值、或保持 TI 推荐的默认值
    ACTIVE_BRAKE_KI = 350
    ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_ENTRY = 10%//保持 5%进入限制<退出限制、因此应交换设置
    ACTIVE_BRAKE_SPEED_DELTA_LIMIT_EXIT = 2.5%//保持 10%或更高

    速度环路 Kp、Ki 必须正确、否则减速控制将具有不稳定的行为、导致失速或因换向错误而导致任何类型的过流故障。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 0
    TI__Guru**** 2813705 points
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    尊敬的 Venkatadri：

    电机惯性较低（≈135g·cm²）且扭矩裕度较大、但我在主动减速期间看到 HW_LOCK_LIMIT 故障、速度从>70%开始、
    而相同配置在低于~60%时也可以正常工作。

    我知道这是由于高速下的电压限制和调制指数饱和所致、而不是扭矩不足。

    此外、负载类型是风扇、SmartTune 在额定配置（额定电压 — 24V，额定电流 — 6A，额定速度 — 746Hz) 下无法正常工作。 电机的最大速度设置为 746Hz、在 SmartTune 中、它将开环加速系数设置为 75Hz/s、但在此加速率下、电机不会旋转、而只是振动并锁存至 ABN_BEMF_FAULT。

    问题：
    是否由于反电动势+ 24V 总线限制而导致该预期行为？
    2、是否为建议的速度相关多级减速曲线
    解决方案？
    3.为什么 SmartTune 失败即使额定配置是正确的,根据电机数据表?

    任何确认或最佳做法指导都将不胜感激。

    此致、
    Aniruddha

  • 0
    TI__Guru**** 2813705 points
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    尊敬的 Anirudha：

    让我试着提出一些高层次的想法。 在我重新开始工作后、下周可以讨论更多详细信息。

    让我首先解释一下过流限制检测的响应时间和方式：

    1. HW_LOCK_ILIMIT 检测的工作原理是以 2μs 的抗尖峰脉冲时间监测相电流。 这种类型的相电流增加可能是由于突然失速或制动等功能问题导致的、这种情况会在此时应用的占空比中突然降低 BEMF。

    2. 栅极驱动器 OCP 比 HW_LOCK_ILIMIT 快、其阈值也更高。 这种高电流是由于 MOSFET 故障或相位节点与 VM、GND 短路或相位间短路所致。

    1 类问题不太可能发生、因为扭矩环路电流控制器永远不会允许相电流超过配置的 ILIMIT 值、除非电流环路 Kp 和 Ki 未得到良好调优。 电流环路 Kp 和 Ki 的自动配置值可确保最大直流增益、并且这种突然的电机制动不会允许电流增加。 如果 HW_LOCK_LIMIT 级别< ILIMIT、则电流控制器有可能尝试增加电流以调节到设定的基准、此时会达到 HW_LOCK_ILIMIT 阈值

    主动制动需要 ACTIVE_BRAKE_KP、KI 和速度环路 Kp、Ki 才能正常。

    遵循流程：

    1. 对于 SmarTune、如果我们看到故障（电流环路饱和或速度环路饱和）、请使用额定电流的 2/3 和额定速度的 2/3 作为输入。

    2. SmarTune 成功后、使用此基本 JSON、尤其是速度环路 Kp、Ki、并将电流环路 Kp、Ki（在 CLOSED_LOOP3 中）保持为零。

    3. 按照前面主题中讨论的主动制动配置进行操作。 这可确保正确设置所有环路（电流环路，速度环路）。

    为主动制动选择适当闭环减速的快速方法：

    1. 在直流电源和 VM 点之间使用一个二极管。 （这是为了测量减速期间的直流母线跳变，以了解惯性和主动制动调优要求。）

    2. 在 JSON 中启用 AVS。 当电机电压在快速减速期间超过施加的电压时、此功能不允许电机以较高速率减速。

    3. 以高速运行电机、然后将其设置为最大速度的 20%。 电机将通过 AVS 减速至 20%（相电流变为零，直到电机速度达到 20%，然后器件开始驱动相位）。

    4. 测量从全速到 20%的时间。 自然（惯性）减速率=（最大速度 — 20%速度）/时间。

    5. 现在将此减速值编程为接近步骤 4 中的（下限）自然速率、禁用 AVS、然后将最大速度重复为 20%速度、测量时间并监控直流母线电压。 此时间应与步骤 3 至 4 相匹配。

    6. 缓慢地将减速率增加到下一个值、并重复测量、直到我们观察到减速期间直流母线增加。

    7. 如果减速率足够大并且直流母线跳变也不是问题、请使用此工具。

    8. 如果担心直流母线跳变、则如前所述启用主动制动。

    请尝试此方法并告诉我。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 0
    TI__Guru**** 2813705 points
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    尊敬的 Venkatadri：

    我已经使用 2/3 的额定电流和 2/3 的额定速度来尝试 SmartTune、但电机仍然无法启动并返回  MPET_BEMF_FAULT。 当我启动 SmartTune 配置时、它会尝试将开环加速系数 A1 [OL_ACC_A1]设置为 50Hz/s、这对于电机运行来说是不可行的。 可为 OL_ACC_A1 设置的阈值为 25Hz/s、超过此加速率时、电机无法旋转。 因此、我已手动配置这些值以实现更好的电机运行。 甚至我已经将 MPET 测得的增益用于速度环路。 适当调整电流环路时、我就错过了这个机会。 因此、如果 SmartTune 不可行、还可以使用其他什么方法来正确调优电流环路、以及在调优该电流环路时要观察到什么电流波形？

    关于电机的减速、我尝试了您建议的步骤、但我需要在 15 秒内将电机从最大速度减速至 0、这是我的要求。 那么、如何通过主动制动来满足这一要求。 它是否只适用于一步减速、或者我是否应该使用任何类型的斜降技术来快速使电机减速？

    此外、是否可以在电机运行期间完全禁用 HW_LOCK_ILIMIT 故障？

    此致、
    Aniruddha

  • 0
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    尊敬的 Anirudh：

    我们可以禁用 HW_LOCK_ILIMIT、并且还存在栅极驱动器设置的 OCP。

    我将在明天讨论有关主动制动设置的更多详细信息。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 0
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    尊敬的 Venkatadri：

    感谢您的更新。
    在方便时、请分享有关主动制动配置的详细信息。

    此致、
    Anirudh

  • 0
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    尊敬的 Anirudh：

    我遇到了一些冲突、需要更多时间来起草适当的流程图/流程。

    我将于明天作出回应。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 0
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    尊敬的 Anirudh：

    由于冲突,我对你的回应从承诺的时间下滑。

    我将详细介绍这些细节、并在今天或明天结束时做出回应。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

  • 0
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    尊敬的 Venkatadri：

    您能分享有关主动制动的任何更新吗？ 请尽早就此提出意见。

    感谢您的时间和支持。

    此致、
    Anirudh

  • 0
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    尊敬的 Anirudh：

    感谢您给我一些时间的答复。

    请问您使用的是哪个版本的 Motor Studio？ 我们已经 发布了一个 更新的版本；您可以  尝试下载它并 进行测量吗？

      首先、我们分享 一些 有用的应用手册和链接、以开始讨论

    开环到闭环 MCF83xx — 开环到闭环切换调优

    2. SmartTune 用户指南:如何快速设置和旋转三相 BLDC 电机

    3.如果 SamrtTune 失败、请参阅 FAE ：(1)【常见问题解答】MOTORSTUDIO：SmartTune 常见问题解答 — 电机驱动器论坛-电机驱动器 — TI E2E 支持论坛

    您可以参阅第一个应用手册来配置应用手册。

    在 JSON 文件中、我看到最大速度为 746Hz、这是否符合加载条件？ 此类电机可以在开环中更快地加速、其中 A1 = MAX SPEED / 10 在应用手册中提到、但您说、即使是 50Hz 也无法正常工作。

    在我们设置主动制动之前、我想正确设置速度环路。

    此电机的负载类型是什么？ 风扇？

    您可以参阅第一个应用手册以获取 配置指导。

    在 JSON 文件中、我看到  最大速度为 746Hz？ 这是 在负载条件下吗？ A1 = MAX SPEED / 10 时、此类电机可在开环中更快加速、应用手册**中对此进行了介绍。 然而,你说 , 即使 50HZ 是 不工作.

    在 配置 主动制动之前、我希望 使 速度环路  正常工作。

        该电机 有什么类型的负载？   风扇？

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

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    尊敬的 Venkatadri：

    我介绍了前一个回复中随附的所有应用手册。 以下是我尝试过的观察结果和方法。

    参数

    		当前值/状态
    MotorStudio 版本 Motor Studio 0.1.34
    最大速度 (Hz) 746Hz（负载条件下）
    Load Type 风扇  
    电流模式 手动调谐（未使用 SmartTune）
    加速问题 电机不会针对开环加速系数做出响应 A1 超过 50Hz、这会影响加速时间
    JSON 密钥参数 - A1 ：对于开环加速、限制为≤50 Hz
    - ILIMIT 和 OL_ILIMT ：设置为 6A（接近驱动器最大容量）。 降低 ILIMIT 会进一步减慢加速度
    电流限值 在当前配置下、无法满足加速/减速要求： 0–746Hz 或 746–0Hz、单位小于 15 秒
    尝试减速 -使用硬件制动销:
    •MTR_STOP = Hi-Z
    •BRAKE_SPEED_THRESHOLD = 80%→电机在~19 秒内减速 746 Hz→0 Hz（太慢）
    •BRAKE_SPEED_THRESHOLD = 100%→驱动器会触发过流/过压故障并复位
    目标 在 15 秒内实现更快的加速和减速、而不会触发 驱动器中的任何过流/过压故障


    • 1.确认是否 开环到闭环切换调优 已按照应用手册进行尝试。
    • 2.我们应该优先考虑 速度环路调优 会发生什么？
    • 3.任何安全增加的建议 BRAKE_SPEED_THRESHOLD 而不触发故障？
    • 4、优化建议 OL_ACC_A1 和 ILIMIT 以满足加速要求。

      谢谢。此致、
      Anirudh
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    尊敬的 Anirudh：

    请参阅我对以下问题的回答：

    1. 如果根据测试、开闭环是可靠的、那么我们来保持这一点、因为主动制动无关紧要。

    2. 是的、我们需要使速度环路正常、因为主动制动使用速度环路来降低速度环路闭环减速、并生成磁化电流来分散动能。

    现在、我们保留适合您的开环设置（根据观察结果）。

    在下一个讨论中、是否可以共享负载图像、相电流波形和 VM 电压、并使用 DACOUT 绘制速度反馈？

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

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    尊敬的 Venkatadri：

    我使用 DACOUT2 作为速度反馈图、并附上了您所询问的波形的片段。

    Channel1（黄色）- VM 电压
    通道 2（蓝色）- DACOUT2
    Channel3（红色）-相电流
    当电机以最大速度（即 746Hz）运行时、捕获此波形。



    请看看这些,让我知道一些建议做得更好。 另外、如果此驱动器不能满足要求（加速和减速时间低于 15 秒）、您可以推荐任何其他可用于满足这些要求的驱动器。
     
    谢谢。此致、
    Anirudh

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    尊敬的 Anirudh：

    当前图像显示了稳态操作；但需要在减速期间采集数据。

    我想以下图为例

    1. 减速时间：  跟踪 FG 信号、以测量达到目标低速所需的时间
    2. VM 电压监控：  验证减速阶段的电压过冲
    3. 相电流分析：  监测减速期间的过流事件

    按如下所述更改 DAOUT 变量

    • 将 FG_SPD_FDBK 替换为 SPD_FDBK 变量 (0x75A)
    • 将 DACOUT 配置为双极、具有 8/8 缩放比例

    器件减速能力

    如果反向扭矩要求保持在 8A 电流限值内、该器件可提供有效的减速能力。

    示例 参考测量结果展示了一个高惯性电机（吊扇）在没有主动制动的情况下从高速减速到低速。 捕获显示了再生减速期间预期的直流电压升高。

    使用主动制动时、相同的高惯性电机将减速、而不会出现任何直流母线尖峰

    您能否向我提供贵公司的详细信息和地点？ 我已向您发送了一个友谊请求。 请接受并向我发送消息

    谢谢、此致

    Venkatadri S.

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    尊敬的 Venkatadri：

    我尝试仅使用硬件制动 引脚使电机减速。 我没有使用主动制动或 AVS 进行减速。

    配置：
    •电机运行速度：746 Hz
    •MAX_SPEED = 845Hz
    •MTR_STOP = Hi-Z
    •减速方法：硬件制动引脚
    •BRAKE_SPEED_THRESHOLD = 80%（≈676Hz）

    问题：
    •当 BRAKE_SPEED_THRESHOLD = 80%时、电机在~17s 内减速 746Hz→0Hz（稳定，无故障）
    •要求是使电机减速≤15s
    •当我进一步增加 BRAKE_SPEED_THRESHOLD 时、
        驱动程序复位
        触发 HW_LOCK_ILIMIT 故障

    问题：
    1.在 MTR_STOP = Hi-Z 的情况下使用硬件制动引脚时、是否预计会出现此行为？
    2.是否有用于 BRAKE 引脚的建议最大 BRAKE_SPEED_THRESHOLD？
    是否可以仅使用硬件制动引脚在 15s 内使 746Hz→0Hz 减速而不达到 HW_LOCK_ILIMIT？

    谢谢。此致、
    Aniruddha

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    尊敬的 Anirudha：

    我 将验证完整的 JSON 并确认。

    是否要在制动过程中减速或在 15 秒内停止电机？

    您可以使用主动降速并使用闭环减速、从而确保没有直流母线尖峰。

    如果您看到直流母线尖峰、则必须使用主动制动。

    硬件锁定限制可能是由于电流再循环较大所致。

    谢谢、此致

    Venkatadri S.