1. 概述 此文章簡介說明馬達調適的技巧與流程，基於 NXP MCX_A 系列 MCU 硬體搭配 Freemaster 介面來實際操作說明，簡易說明BLDC 馬達 FOC 控制架構，讓使用者快速瞭解馬達控制架構，搭配調適流程，加快學習馬達調適技巧，針對不同馬達進行調適，馬上知道問題點進行參數的調整，而非盲目的調整，本章節針對馬達調適與原理，相關的硬體與軟體架設，請參考大大通博文 “ MCXA153 EVB 馬達開發上手” 因文章內容較多，分成上下兩個章節。 2. BLDC / PMSM 馬達 FOC 控制架構圖 下圖為 BLDC / PMSM FOC 控制架構圖，如果沒有要弱磁控制則不需要控制 Id ，需要先確認回授訊號正確，確認角度估算演算法也正確，在到電流環控制參數，最後速度環的調整。
3. BLDC / PMSM 馬達調適流程 本章節與下個章節將會依序根據下方順序來介紹調適的步驟與內容，請根據流程逐步確認與調適馬達，完成馬達控制器參數調適。
詳細硬體與軟體建立請參考大大通 “ MCXA153 EVB 馬達開發上手” 4.1 軟體需求 Mcuxpresso SDK Freemaster Version 3.2 SDK_2_16_000_FRDM-MCXA153 4.2 硬體需求 FRDM-MCXA153 FRDM-MC-LVPMSM 24V adapter 5. 馬達參數 馬達調適的第一步，就是獲取正確的馬達參數內容，MCX_A 調適的軟體 ( freemaster )，會根據你提供的馬達參數產生初步的控制器參數，參數的產生可以藉由極零點設計，根軌跡，相位設計與最大超越量等等，所以提供準確的馬達參數，有利於減少調適花費時間，如果馬達沒有提供參數，可以藉由自行量測獲取，這裡也提供量測方法參考。 5.1 馬達額定轉速，電壓與電流值，極對數 馬達先要確認額定電壓，電流與轉速規格，可以根據馬達型號，收尋相關規格，或者詢問馬達廠商，極對數則可以根據手轉一圈產生多少 Sine 波來判斷。 5.2 馬達電阻，電感量測 將馬達灌入直流電源，電壓根據額定電壓的 5 % 或者電流保護的情況下加入電壓源，加入 DC 電壓太大或太久會造成馬達發燙，需要注意，即可根據電壓與電流計算出馬達定子阻值 Rs ，接下來量測上電瞬間，接電流勾表，量測電流上升至約穩態電流的 0.68 % 的時間，T = Ls / Rs ，此方式較簡易估算，也可以參考 LCR meter 等等量測方式來量測馬達電感。 5.3 馬達反電動勢量測 用手去轉動馬達，連接馬達 UVW 其中兩條線，可以得到反電動勢的圖形，要更精準可以採用三顆水泥電阻模擬中性點來做量測 Ke = Vms / Krpm { ( Vpeak to peak )* P ( 極對數 ) * 1000 } / { 2*√2 * Hz ( 波形頻率 ) * 60 }
5.4 馬達參數輸入 軟體基本操作請參考大大通博文 “ MCXA153 EVB 馬達開發上手 “ 開啟 NXP PMSM Freemaster 檔案，點選下圖 Parameters 右方介面即會顯示 MOTOR PARAMETERS 可以填入欲控制的馬達參數 5.5 馬達保護參數 根據馬達的額定轉速，電壓與電流，配置保護觸發的 Value ，馬達最小轉速為進入閉環後的限制，輸入位置如下圖所示 6. 電流採樣 在馬達調適前需確認電流採樣是否合理，以及雜訊的影響，根據不同馬達的額定電流與峰值電流選擇合適的 Shunt 阻值與 OP 放大倍率，讓馬達電流可以正確的迴授至控制器，也需要注意電流 offset 是否與軟體符合，這是馬達調適的第一步，如果電流迴授沒有正常，後續馬達調適也無法順利進行，另外在電流採樣確認也要注意在雜訊部分也需要避免過大的濾波設計導致電流訊號的 delay 6.1 OP & Shunt 電阻 下圖為 OP 放大線路，也需要注意 Shunt 電阻阻值是否會太小，電流訊號不清楚易受雜訊影響，另外 Shunt 電阻需要計算是否可以承受當前運作功率，P = I * V ，調整OP 放大比例讓回授訊號清楚，且控制器運行過程不會超過 VCC 範圍 6.2 OFFSET 因為馬達電流回授有負的訊號，所以我們需要導入 offset ，讓訊號坐落在 MCU 可接收範圍，舉例如果 MCU 是 3.3 V 系統，讓我們盡量設計 Offset 為 1.65V ，反之 5V 系統，讓我們盡量設計 Offset 為 2.5V 7. Sensorless 定位 & 開環調適 根據馬達的額定電流，我們可以先預設額定電流 1/3 或者額定電壓 5 % 來設計啟動時的定位力度，實際上需要根據馬達特性，啟動時的負載來決定，需要調適讓馬達順利定位成功與避免馬達定位震動太大，藉由調整定位電流大小與定位的時間，來完成調適 7.1 定位參數配置 初步配置 24 * 5 /100 = 1.2 ( 5% )，設計 1 V ，調適定位時間 定位需要測試多次，確定馬達每個位置都能順利啟動  7.2 啟動開環參數開環參數調整位置如下，調整電流大小來決定啟動的扭力，配置開環轉速，與斜坡啟動，一般馬達會使用 Soft-start 避免啟動電流太大，開環切換至閉環時會確認實際轉速與轉速命令誤差，配置誤差限制，誤差太大則馬達控制關閉。 根據下圖調整馬達啟動參數 7.3 開環調適馬達可以撰寫簡單開環程式，可以測試大約多少 Iq 可以讓馬達運轉起來，代入測試的 Iq ，在 sensorless 運轉的開環過程，開環也可確認馬達三項電流是否讀值正確與 角度換算功能是否可以正常運行。 下圖為 Openloop Control 介面 如果想使用電流模式的開環，需要再上電後模式尚未切換時，在下圖紅框輸入 “1”
電流開環運行參數配置運轉，參數修改位置如下圖 電壓開環運行參數配置運轉，參數修改位置如下圖 7.4 實際波形圖馬達量測實際電流，可以觀察定位與開環狀態，可換算預計轉速是否正確 8. MCX_A BLDC 馬達調適流程_下 下個章節說明 PID 原理與調適技巧，並繼續依序說明馬達整體調適流程 角度環調適與確認 -> 電流環調適與確認 -> 速度環調適與確認 |
