Sensorless Control of a PM motor Drive for Drones based on STMicroelectronics STM32 microprocessor series

Alva Industries ønsker å utvikle som egen kontrollplattform for deres tannløse permanent magnet synkronmaskin for droner. STMIcroelectronics STM32 mikroprosessor serie er utforsket og dokumentert med hjelp av Nucleo STM32G431RB kontroll brett and X-Nucleo IHM08M1 kraftelektronikk brett som et første steg for å oppnå dette. STM32 utviklings miljøet inneholder nyttige verktøy gjennom sitt Motor Control Software Development Kit (MCSDK) med Motor Control Workbench for å rask implementering av motor kontroll og Motor Pilot som kan styre motoren og logge data. STMCubeMX genererer initialiseringskode for system klokken, timere med mer. Programmene tilbyr også høy fleksibilitet. Disse verktøyene genererer kildekode til STM32 IDE. Kildekoden kan endres direkte i STM32 IDE. STM32 serien tilbyr fleksibilitet og nyttige verktøy som gjør det enklere å utvikle og tilpasse en kontrollplattform til sitt behov. Strøm målings kretsen på kraftelektronikkbrettet er ikke optimal. Knekkfrekvensen er 333 kHz og forsterkningen stabiliserer seg på -17 dB for høye frekvenser. Dette fører til unødvendig støy i strømmålingene. Inngangsfilterets kondensatorer C_3, C_5 og C_7, er foreslått endret til 3.5 nF tilpasset en fremtidig PWM-frekvens på 60 kHz. Dette fører til en knekkfrekvens på 70 kHz og forsterkningen ved høye frekvenser går mot null. For farts og strøm regulatorene er henholdsvis symmetrical optimum og modulus optimum metodene implementert. Resultatet er en demningsfaktor på 1/sqrt(64) og fører til at strømmen stiger fra 10-90% av referansen på $0.47ms. Mangelen på et filter i estimeringen av rotasjonshastigheten førte til pulsasjoner på rotasjonshastighet estimatet som utgangen av hastighetsregulatoren prøver å kompensere. For å unngå denne kompensasjonen øktes beta verdien til 10 og proporsjonal forsterkningen ble senket med en faktor på 10. Det førte til en overdempet fartsregulator. Ette er ikke optimalt og et filter for estimeringen av rotasjonshastigheten bør implementeres. I/f oppstarts metode er implementert. Når rotor retter seg etter det magnetiske feltet førte det til svingninger rundt den magnetiske aksen satt opp av stator. Dette gjorde oppstarten upålitelig. Oppstarten var vellykket og pålitelig etter en ytre friksjonskraft ble påført rotor i denne fasen