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本次實戰(zhàn)問答只討論同步電機，不對步進電機做特別的討論，希望有助于大家進行電機開發(fā)或者是電機應用。

Q1：STM32關于FOC控制或者在永磁同步電機上有哪些可用的庫和工具，有沒有關于弱磁

MTPV等算法的文檔或者學習工具，或者是開發(fā)套件？

A1：今年ST推出FOCSDK 5.2版本，可以在ST官網(wǎng)上直接下載這個庫。關于算法，請參考培

訓文檔（www.stmcu.com.cn “設計資源”中查找），原理請看UM1052。請大家充分

利用stmcu.com.cn，可自助解決MCU及相關應用難點，網(wǎng)站上的資源包括培訓課件，

實戰(zhàn)經驗等。

Q2：在電機控制中，F407系列MCU有沒有方法可以在線修改參數(shù)？不用每次都編譯，不然調

PI很麻煩。

A2：在線修改可以使用RAM方式修改，如果您用的是自己程序，可以考慮仿真器或串口方式

修改定義好的變量數(shù)據(jù)，當調試好參數(shù)后回寫到Flash中固化參數(shù)；如果使用

Workbench，可以在workbench調試界面上上修改相應參數(shù)，同樣這個是修改RAM，

調試好后再回寫入Flash中。這樣就不需要每次都進行編譯，浪費很多時間在編譯上面。

Q3：伺服電機的分類，以及有主流的控制方法及使用方法？

A3：伺服電機大體可分為直流伺服電機和交流伺服電機。控制方法如果采用矢量控制，當前

主要有DTC控制和FOC控制。

Q4：自主搭建電機驅動，軟硬件如何設置？F030系列如何做FOC？

A4：實際上您自主搭建的電機驅動的硬件，可以與MCSDK workbench匹配使用，注意參數(shù)

配置。Workbench就是為大家提供配置的便利，包括板子參數(shù)、電機參數(shù)、控制策略等

等，都可以做直接配置。F030是支持FOC的。

Q5：電機的參數(shù)（電感，電阻）對位置估算的結果影響多大？為什么我用錯誤的電感和電阻

值電機也能轉，而且位置輸出沒發(fā)現(xiàn)異常？

A5：電機的參數(shù)對位置估算的結果是有影響的，即會影響無傳感觀測器參數(shù)，也會影響電流

環(huán)PID的設定，還很可能影響電流穩(wěn)定度等；當然在觀測技術是上有一定閾值調整。有些

參數(shù)稍微調整也可以運行，但是最好能夠使用正確的電感電阻值。

Q6：永磁同步和BLDC應用領域的區(qū)別？BLDC如何正確的檢測換向點？BLDC與PMSM的轉

矩脈動產生的原因分別是什么？如何減小這一現(xiàn)象對精度和穩(wěn)定性的影響呢？如何計算

BLDC與PMSM的效率差別呢？

A6：永磁同步和BLDC可以看成是同一種電機，只是叫法不同而已。如果BLDC矢量控制無過

零點檢測，六步方波控制方法需要檢測過零點。如果是FOC，可以利用觀測器的方式來

觀測出你現(xiàn)在的一個轉阻位置。

這兩個電機實際相同，只是電機工藝做法差異所導致的，轉矩脈動和控制方法有關。

Q7：開環(huán)運行到閉環(huán)運行需要哪些步驟，有哪些注意事項？

A7：大致步驟是定位，開環(huán)，閉環(huán)；需要注意設定開環(huán)速度以及驅動電流，還有設定最小切

入速度，一般在額定速度的10%以上。

Q8：這個電機庫支持高頻注入算法嗎？效果如何？

A8：目前FOC 5.0不支持高頻注入算法，以前的4.3版本是支持的。后續(xù)這個算法會加進來。

Q9：如何使用開源或免費的編譯器進行相關設計？有無相關例程？

A9：參考培訓文檔，可以在http://www.stmcu.com.cn上下載。參考例程在Cube庫和標

準庫里都有。

Q10：凸極BLDC想要從任意位置平穩(wěn)啟動無反轉，有什么好的策略可以使用？高頻注入利用

凸極性，對于隱極BLDC，有沒有好的評估轉子位置的方案，希望啟動無抖動無反轉噪

音低。

A10：這個問題涉及當前最熱門且研究最多的無傳感的部分。無傳感策略，ST有兩種方式：一

是觀測器的方式，由開環(huán)轉閉環(huán)，啟動時會有一些抖動，或者是一些反轉，因為要做一

次定位；如果無反轉，是在靜止的時候，抓到轉子的位置，采用無傳感方式，ST采用高

頻注入加觀測器方式來實現(xiàn)。高頻注入，目前市場有非常多開發(fā)好的算法。各有特長，

好的算法要靠時間或者是精力來實現(xiàn)，基本可以實現(xiàn)無抖動，無反轉。

Q11：5.0的庫相對于之前的庫新增哪些特性？二次開發(fā)需要考慮哪些設想？

A11：5.0庫是針對前一代有結構上的變化，ST的開發(fā)力度歷來是非常大的，如果客戶二次開

發(fā)，可以在它的庫基礎上，非常便利地實現(xiàn)自己的一些想法，可以進行一些庫的修改代

碼。也可以直接用接口代碼，調用API的方式，針對簡單應用足夠了。

Q12：BLDC最低電壓能做到幾伏，低電壓的轉速可以做的很高嗎？BLDC用在吸塵器上是要做

恒功率還是其他？

A12：BLDC有些可以低到5V，當然最低電壓需要和電機廠商聯(lián)系，轉速部分與電機本體相

關；恒轉速和恒功率都可以實現(xiàn)。

Q13：請問交軸直軸怎么理解，同樣是電流產生的力矩和磁通怎么實現(xiàn)分別控制的？被控量只

有一個電流，是怎么實現(xiàn)力矩，磁通解耦合控制的？

A13：直軸可理解為永磁體磁場方向。交軸垂直于永磁體磁場方向的軸，即垂直于直軸，它是

一個動軸。直軸電流是用于疊合磁場，交軸電流相當于一個旋轉量，當旋轉量持續(xù)為90

度時，這時候力是最大的。電流解耦合后有兩個量，id，iq，分別控制這兩個量

Q14：ST是否有方波切正弦的啟動方案，可直接重載啟動？

A14：已有客戶在ST的電機庫上實現(xiàn)。方波切正弦，切起來應該問題不是很大，這是一個通用

方式。

Q15：在FOC控制方面，STM32有哪些庫與工具讓初學者快速入門，STM32對于浮點運算怎

么處理的？

A15：F0、F1產品系列，即M0、M3核上面沒有這種浮點處理單元。F3、F4這類高端MCU的

平臺上，有浮點算法。所以可以直接在F3、F4等高端MCU上直接使用浮點運算。在電

機庫里你會發(fā)現(xiàn)，除高頻注入以外的基礎控制算法，都是以定點的方式實現(xiàn)。所以可以

兼容從F0到F7、H7等產品系列。

Q16：電機電流如何判定是否堵轉？

A16：最直接的方法就是電機沒有速度了，或者低速震蕩、并且電流很大的情況下，就判斷為

堵轉。在ST的FOC電機庫里，有兩種方式來提供這個判斷：一是所謂的速度（時速），

沒有任何速度的時候，就判斷為堵轉；二是在無傳感方面，如果正弦震蕩，可檢查是否

有反電動勢，不轉的時候，反電動勢就沒有了，這樣可以從另外一個角度檢測堵轉。

Q17：加位置環(huán)應該怎么來添加？項目開發(fā)需要三個環(huán)同時工作，位置環(huán)電流環(huán)和速度環(huán)，有

編碼器，定位剛性能保證嗎？

A17：通常在做過程震蕩，一般是兩個環(huán)路比較好控制，比如說的力矩環(huán)+速度環(huán)，或者力矩

環(huán)+位置環(huán)，這種方式比較好。如果三環(huán)在一起，會有很多變量是糾結在一起，不方便

開發(fā)。

Q18：相對于傳統(tǒng)DSP、FPGA等手段，STM32在控制電機方面的優(yōu)勢是什么？

A18：從字面上理解，傳統(tǒng)的DSP就是數(shù)字信號處理，FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列。FPGA非常

好，基本可實現(xiàn)所有的數(shù)字控制，但其開發(fā)有一定門檻，在電路設計不夠好時，可能會

存在一些風險。應該說，有些SOC是在FPGA的仿真驗證之后，才重新設計實現(xiàn)的。傳

統(tǒng)DSP的設計初衷是為了數(shù)字運算，具有較快的數(shù)字運算或數(shù)據(jù)處理性能。當然，現(xiàn)在

DSP和MCU實際上有些相近，沒有特別分明的界限，它既可做數(shù)據(jù)處理也可實現(xiàn)一些

控制功能。但性價比是客戶考量點，有賴于客戶的評估。當前ST的部分芯片性能已經非

常高了，比如低端伺服已經不用FPGA，換成高性能ST芯片；隨著芯片工藝提高，干擾

性對客戶硬件處理要求也提高。

Q19：BLDC啟動過程怎么調節(jié)？

A19：無傳感的是開環(huán)啟動，定位后V/F啟動，電流閉環(huán)，速度開環(huán)整個一個過程。

Q20：弱磁原理是什么？

A20：簡單說就是Id需要被控制，通常情況是ID等于0的控制。現(xiàn)在要作為一個ID控制，進行

一些弱磁的配比，可根據(jù)電壓方程來做。請訪問官網(wǎng)http://stmcu.com.cn上的培訓文檔，有

各種公式可以算出來，較為詳細。

Q21：STM32應用于電機控制器，除了開發(fā)流程更快一些之外，還有其他的優(yōu)勢嗎？成本？

維護？二次開發(fā)？

A21：STM32芯片性價比非常高，資源非常豐富，產品的生態(tài)系統(tǒng)非常強大。用戶可以在很

多途徑上得到ST的特別多的生態(tài)系統(tǒng)支持，不僅僅是芯片文檔，還有多種路徑的技術支

持幫助用戶解決問題。STM32生態(tài)系統(tǒng)非常到位，這一點是眾所周知的。

Q22：有霍爾無刷電機換相時脈動，導致噪音，如何有效去除？STM32單片機6路PWM和

IR2136連接，中間需要加小電阻嗎？

A22：如果MCU直接接驅動橋，需要加一個小電阻，一是防止干擾，二來保護芯片。如果采

用方波控制，即有傳感的方式，需要進行電流補償；如果是FOC，需要做電角度修正，

因為FOC在霍爾信號這個邊緣要做一次同步，同步的準確度與否或者是這個突然同步的

過程中會產生脈動，這是要做一定的補償?shù)摹?/p>

Q23：我發(fā)現(xiàn)很多書上關于電磁轉矩的解釋不合理，能基于原理實際分析一下電磁轉矩產生的

原理嗎？

A23：實際就是內外磁場（定子、轉子）的叉乘帶來電磁轉矩。當兩路的磁場方向不一樣時，

之間的有一定夾角，就會產生一個轉矩。

Q24：請講解弱磁控制、前饋控制的代碼函數(shù)講解和應用，不同內核芯片的代碼移植？

A24：電機算法實際上獨立于芯片而存在的，如果你熟悉一種算法，可以用到很多的MCU或

者芯片上去。弱磁控制實際上根據(jù)電壓方程來做的；前饋控制是兩軸之間，電可轉磁，

磁可以轉電，兩者之間的耦合性帶來了前饋控制。

Q25：如何解決電機對電路的干擾問題？

A25：電機的硬件電路設計有講究；轉速快速的話可以考慮加入PID中的微分量，同時注意反

充電保護。電機控制實際上是軟硬件的結合。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的bldc 原理 方波控制_【百问百答】ST 电机控制实战问答合辑 | 连载之一的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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