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[参考译文] DRV8962EVM:根据3个电流读数(IPROPI 1至3)计算总电流信号的最佳方法是评估流经三相 BLDC 电机的等效总电流

Guru**** 668880 points
Other Parts Discussed in Thread: DRV8312, DRV8353, DRV8350, DRV8962EVM, DRV8962, DRV8329
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/1273355/drv8962evm-what-is-the-best-way-to-calculate-an-overall-current-signal-based-on-the-3-of-the-current-readings-ipropi-1-to-3-for-evaluating-equivalent-overall-current-going-through-a-3-phase-bldc-motor

器件型号:DRV8962EVM
主题中讨论的其他器件: DRV8962DRV8329、DRV8312、DRV8353 、DRV8350

大家好。

我们使用 DRV8962EVM 实现三相 BLDC 电机的控制驱动器。

对于产品的电流监测功能、我们需要使用芯片/电路板的电流读数来评估流过电机的实际等效总电流、然后使用此公式。 当伺服环路触发一个特定电平时用于打开伺服环路的电流。

3个 BLDC 线圈由 PWM 以100KHz 的频率进行控制、4个  DRV8962EVM 输出中有3个使用 STM32f4微控制器。

在 通过在微控制器芯片上使用 ADC 初始实现 IPROPI、并在 BLDC 处于电机线圈端子(非增量配置)位置环路伺服下时监测电流检测值、然后使用正弦算法/公式执行换向后、我们获得以下观察结果: 和提出了有关如何使用这些值/信号来生成表示驱动器总电流等效的信号的相关问题:

观察结果:

1:3个值中对应于 BLDC 3个线圈的电流、具体取决于驱动器的位置(相位)。在伺服下向电机施加一个方向的外部力时、其中一个或两个值显示非零值、其余值显示零值。 在反转线性 BLDC 电机上施加力的方向时、另一个/两个 IPROPI 信号显示非零值。 但是、根据正弦换向、我们预计在大多数相位角位置、3个线圈的平均电流 I1、I2和 I3非零。 (这与单相或双相上的 IPROPI 零输出不一致)

2:我阅读了手册中的、电流检测用于 高侧 MOSFET。 但是、由于 MOSFET 以100KHz 的高频率进行开关、是否不应该对所有3个相位的电流读数取平均值并为所有相位提供非零值?

主要问题:

1-对于  DRV8962在高频下通过 PWM 控制三相 BLDC 旋转/线性电机时的应用、我们要使用什么确切模型/公式来推导等效电流信号 (这大约等于3个 IPROPI 模拟读数(对应于3个 BLDC 线圈)中的电机电力/扭矩?

非常感谢。

Amin Kamalzadeh

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    Amin、您好!

    可通过 IPROPI 引脚计算成比例的电机电流。 可以通过以下公式、设置 VREF、ITRIP 和 AIPROPI = 212 x 10^-6、来计算 RIPROPI:

    通过从 IPROPI 引脚读取电压 VIPROPI、您可以使用 IPROPI = VIPROPI / RIPROPI 来计算比例电机电流。  

    此致!

    大卫

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    尊敬的 David:

    正如我在初始说明中所说的、我们实际上使用的是4个 IPROPI 信号中的3个、并且我们的实现与您分享的上述公式和图相匹配。

    从所附示波器图片中的 IPROPI 信号的形状(紫色信号)来看、它以瞬间的方式与命令电压 PWM (164kHz)对电机线路(BLDC 中3个线圈之一)进行变化。 因此、当  IPROPI  随 PWM 变化如此快时、并且当 用于监控此信号的 ADC 的采样率通常较低时、微控制器无法对 IPROPI 高频变化进行数字平均处理、 因此、 无法获得该信号的平均(低通滤波)数字读数、以用于电流监测等功能。 我更新后的问题是:

    1-是否有任何方法我们可以使 低通滤波版本的 IPROPI 在大约1kHz 时低通、以便消除与 PWM 相关的振荡? 在我们的 MCU 之前实现额外的模拟低通滤波器是消除  IPROPI 信号上的 PWM 波动的唯一选择。

    第二个问题是、由于 IPROPI 电流检测是 在连接 H 桥的高侧时测量分流电流、因此 BLDC 中有三相中的一相上有相应的值。  即、IPROPI1、 IPROPI 2和 IPROPI  3中的一个或两个在每个时刻都有一个值。 从这3个信号(IPROPI1、IPROPI  2和 IPROPI  3)导出等效电机电流的正确公式是什么?

    谢谢!

    Amin Kamalzadeh

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    Amin、您好!

    如果可能、您能否回答下面的一些问题、以进一步帮助解决此问题:

    1.有疑问吗?您是否有具体原因需要选用 DRV8962而不是无刷电机驱动器?

    我认为专用 BLDC 驱动器会更高效地适合此设计。 请参阅无刷电机驱动器的附加链接:

    https://www.ti.com/motor-drivers/brushless-dc-bldc-drivers/integrated-control-bldc-drivers/overview.html 

    2.该设计的最大和持续电流预期值是多少?

    3. BLDC 电机上是否有霍尔输出? 如果没有无传感器、我建议查看无传感器 BLDC 驱动器、例如 MCT8316A。  

    此致!

    大卫

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    尊敬的 David:

    回答1:首先、这是公司决定控制精密运动控制算法和设计;第二、我查找了您的 BLDC 驱动器产品、它们似乎是驱动器的速度控制器、输入则是速度输入。 我们需要位置控制、锁定位置以及驾驶员无法覆盖的内容。 第三、我们希望能够使用增量编码器来初始化换向(并找到初始相位角)、并在初始化时以最小的运动(没有霍尔传感器或其他传感器)进行初始化、而您的驱动器则没有该选项。

    回答2:它将是您的 DRV8962芯片的最大和连续值、我认为大约为65V 和5A。

    对3的回答:不存在霍尔输出。 我们将使用增量编码器的反馈进行换向、并使用算法初始化换向相位角。 我查阅了您的 MCT8316A。 这似乎是一个速度控制器/环路。 我们还需要位置环路、而且第1项中还有其他原因、要求我们将自己的位置控制 与 DRV8962搭配使用。

    除了这一答复外,我还没有得到一个很好的答复:

    Q1: 我应该使用什么公式来根据3个信号(RIPROPI1至3)来计算实现电机电流保护的等效(单个)电流信号?  在任何时刻都使用这3个信号中的最大值是否正确?

    Q2:这3个信号 (RIPROPI1至3)随着160kHz 处 PWM 输入电压的形状变化非常快。 是使用大约2000kHz 的低通滤波一个好主意、因为 ADC 采样在大约10kHz 时以低得多的频率进行(而不是160KHz)、所以可以对电流建立一个稳定的值。

    Q3:我们曾尝试在2000kHz 导通 (RIPROPI1至3)频率下使用低通滤波器、160kHz PWM 频率下的振荡几乎变平、这是正常的、符合预期。 但我们也在  PWM 反转边沿发生后、在10 MHz 附近观察到这些信号(RIPROPI1至3)上的突然振荡行为。 有没有建议可以使这种极高频噪声 Δ@~ 10MHz 变得平滑? 我可以 通过电子邮件将示波器图片发送给您。

    如果您能 对这3个问题做出一些提示、我将不胜感激。

    非常感谢。

    Amin Kamalzadeh

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    Amin、您好!

    我们尚未使用此电机驱动器测试此控制方法、因此 我们没有 针对使用此驱动器进行 BLDC 控制的开发公式/算法。 低通滤波器将用于感测总体电流、但 BLDC 需要实时控制、以精确的时序打开/关闭每个相位、这超过了此驱动器上的 IPROPI 能够单独提供的时间。 我认为电机可能需要外部霍尔传感器、尤其是对于160kHz 控制。

    与 BLDC 部门的工程师交谈后、他推荐了一款非集成式 BLDC 驱动器。 具体而言、DRV8329和 DRV835x 系列应该非常适合该应用。  

    此致!

    大卫

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    尊敬的 David:

    非常感谢您的跟进。

    我们的 BLDC 控制使用编码器反馈进行换向、 IPROPI 信号仅用于 FYI 限流控制。

    对于 工程师建议使用"非集成式 BLDC 驱动器"、请描述在此应用中"诸如 DRV935x"的非集成式 BLDC 驱动器与 DRV8962相比有何区别和优势?

    "集成"一词 在这里指的是什么?

    谢谢!

    阿明

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    Amin、您好!

    "集成"一词取决于 BLDC 驱动器、以及应用需要集成 FET、集成控制还是集成电流检测。 上述设备如下所示:

    DRV8312:集成式 FET

    DRV8353:3个集成式电流检测放大器  

    DRV8350:无电流检测放大器、但可使用外部电流检测放大器

    此致!

    大卫