MCU應(yīng)用方案

CKS32F103CB應(yīng)用于散熱風(fēng)機(jī)控制器產(chǎn)品方案

第六十二期 2025.09.01

項(xiàng)目方案概述

通用散熱風(fēng)機(jī)控制器，采用無(wú)感矢量控制算法，使用了閉環(huán)的Luenberger觀測(cè)器 + PLL估計(jì)角度。本方案在高速應(yīng)用中具有較強(qiáng)的魯棒性，適用于風(fēng)機(jī)類負(fù)載，且方案具有噪聲小、壽命長(zhǎng)、能效高，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 硬件PCB實(shí)物圖

功能特點(diǎn)

本方案采用速度外環(huán)+電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)PI算法，實(shí)現(xiàn)恒定轉(zhuǎn)速控制，適用于表貼式（SPMSM）和凸極式（IPMSM）永磁同步電機(jī)。數(shù)據(jù)處理采用標(biāo)幺化方式，最大限度的發(fā)揮無(wú)浮點(diǎn)主控MCU性能，F(xiàn)OC運(yùn)行周期可低至35us。基于CKS32F103CB的無(wú)感FOC控制方案框圖如下：

圖2 方案框圖

硬件采用CKS32F103CB高性能主控，支持雙電阻、三電阻采樣，支持電機(jī)順逆風(fēng)啟動(dòng)，支持過(guò)流、過(guò)壓、欠壓保護(hù)等功能。CKS32F103CB作為主控芯片，內(nèi)置2路12bit高精度ADC，轉(zhuǎn)換速度快，精度高。芯片高可靠、強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾等特點(diǎn)，為系統(tǒng)提供了很好的保護(hù)功能，能確保系統(tǒng)在惡劣的電磁干擾環(huán)境下安全運(yùn)行。具體設(shè)計(jì)規(guī)格如下圖所示：

表1 設(shè)計(jì)規(guī)格

電機(jī)運(yùn)行驗(yàn)證

本方案選用CKS32F103CB主控實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器FOC驅(qū)動(dòng)控制，以下為實(shí)際電機(jī)運(yùn)行的電流波形圖。

圖3為從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始開(kāi)環(huán)啟動(dòng)，加速后進(jìn)入閉環(huán)控制的相電流波形圖；圖4為電機(jī)在順風(fēng)時(shí)切入閉環(huán)控制的相電流波形圖。

圖3 開(kāi)環(huán)靜止啟動(dòng)進(jìn)入閉環(huán)控制

圖4 電機(jī)順風(fēng)啟動(dòng)

由以上實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果可以得知，CKS32F103CB微處理器的指令周期，PWM分辨率及ADC精準(zhǔn)度可以完全實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁場(chǎng)導(dǎo)向控制較高的運(yùn)算與量測(cè)需求，達(dá)到精準(zhǔn)的電流及轉(zhuǎn)速控制，并能充分發(fā)揮三相永磁同步電機(jī)的高能效和超靜音效果。