FOC技术,对于工程师究竟意味着什么?

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就是茶几

2020-09-10 09:47:50
FOC磁场定向控制永磁同步电机驱动器,目前现状以及就业前景

一谈到电子工程师当前最热且高薪的就业方向都离不开一个话题,那就是电机控制软硬件工程师哪里需要动能哪里就存在马达驱动。如风扇、电脑、冰箱空调、洗衣机、冰箱、飞机、高铁等各种军用、民用、工业、航空航天机设备、当然还有近年来爆发式增长的新能源汽车。

电机驱动技术中比较热门的技术有,方波控制技术,FOC空间矢量控制技术,其中方波控制技术由于门槛较低已经在各个驱动行业普及,方波控制技术相对于FOC空间矢量控制技术来说局限性比较大,比如扭矩脉动噪音大,谐波大,六步跳跃式转动等等,而FOC技术是正弦波控制能够完美突破以上局限性。虽然FOC技术优势明显,但FOC的技术门槛也相当的高,不论在理论上还是在实践调试中都有相当的难度,所以在驱动行业能够把FOC控制技搞透的工程师非常少。

对于企业来说,为了提升市场竞争力都希望拥有FOC技术,无耐的是业内能熟练掌握FOC技术的工程师非常稀缺,所以很多比较有实力的企业都在花大价钱抢人,可想而知FOC技术对于工程来意味着什么,升职加薪的必备技术

学习FOC技术的帅气姿势

FOC技术对于马达驱动工程师来非常重要,但在学习的道路上却是困难重重,去看书?太枯燥了,也不一定能看懂!去网上看资料?门槛越高的技术资料越少。找人带?这个倒是可以,但懂的人不多没那么好找,找到也也不一定教你,毕竟那是人家拿来吃饭的核心技术了。

不过从今天开始工程师的福音来了,张飞电子实战营《45天精通FOC空间矢量控制技术》第1期终于要开班了!

《45天精通FOC磁场定向控制技术线上速成培训班》

春节前价格:5998元/期

春节后价格6198元/期

包含:45天线上培训+课件资料+开发板一套+电机一个

课程授课形式概括

全新的授课方式:全新视频课程+每晚固定时间答疑+案例分析+作业,根据需要做1-3场直播答疑;

升级视频讲课方式:采用提前备课加极精简视频讲解方式辅助形象比喻让大家听的懂学得会;

知识点丰富,覆盖广:包含了百多个知识点,每个点讲透,覆盖面既广更深。市面大多数工程师的做法只是简单调库和软件的小修小补,而我们却把所有的核心算法讲透讲明白,基本可以满足绝大多数设计需求;

课程内容从基本器件开始,到单元电路学习,再到系统实战项目练习,手把手教会大家一步一步成为研发大牛;

而软件部分则是算法讲透,波形呈现,手把手带。从而让大家更加轻松自如的驾驭FOC技术。

本次FOC无位置矢量控制课程亮点

一.如何做好FOC的那些坑

如何做好工程师忽略的10个细节,使得正弦波形正规、控制做好的详细讲解

二.电机篇

电机空间矢量控制原理的讲解

三.硬件篇

1.硬件原理图的详细讲解

2.各芯片DataSheet的详细讲解

3.各单元电路设计的详细讲解

4.各单元电路设计的波形分析的详细讲解

5.PCB板子Layout的详细讲解

四.软件篇

1.基础篇

    1>熟练使用单片机的各项操作

    2>单片机内部各个模块熟练才做的详细讲解

    3>主控芯片采用DSPIC33EP256MC506-I/MR微芯公司

2.FOC控制算法

    1>FOC无位置启动及运转的详细讲解    

    2>FOC算法数学公式推导的详细讲解     

    3>FOC算法数学公式到代码实现的详细讲解     

    4>FOC正弦表制表查表的详细讲解  

    5>FOC  clark和 park变换库代码的详细讲解(汇编)  

    6>FOC  clark 和park反变换库代码的详细讲解(汇编)  

    7>FOC 滑模算法的公式推导及代码实现的详细讲解   

    8>FOC各个PID的详细讲解   

    9>FOC采样时刻点的详细讲解

    10>FOC单电阻和双电阻电流采样法分别适合什么电机的详细讲解    

    11>每行代码动手编写(库函数除外,库函数做详细讲解分析,可以自行去尝试编写),手把手教会大家FOC编程

五.调试篇

    1.每个代码模块进行调试

    2.配套开发板边调试边测试波形,分析波形

    3.测试马达相电流,进行调试

开课时间

满20人开班,2月25日开课。

报名流程:

报名先填写报名表格,进行面试,通过后付款,发放资料,开始学习。

课程大纲

    硬件篇知识点

1. Vbus电路的设计

2. BUCK电路24V12V的电路设计

3. BUCK芯片XL7045内部电路的详细讲解

4. BUCK电源设计原理的详细讲解

5. 三端稳压电源7805的详细讲解

6. 三端稳压电源AMS1117的详细讲解

7. DAC电路设计的详细讲解

8. FLT保护电路设计的详细讲解

9. 晶振电路设计的详细讲解

10. IIC接口电路设计的详细讲解

11. 三相裂变桥电路设计的详细讲解

12. 电流采样运算放大电路设计的详细讲解

13. 半桥预驱电路设计的详细讲解

14. 正弦信号模拟电路设计的详细讲解

15. 测试点电路设计的详细讲解

16. MCU主控芯片电路设计的详细讲解

17. 按键电路设计的详细讲解

18. 调速电路设计的详细讲解

19. LED人机交互电路设计的详细讲解

20. 串口RS232接口电路设计的详细讲解

21. HALL接口电路设计的详细讲解

22. Vbus电压采样电路设计的详细讲解

软件篇知识点

基础篇----MCU模块

23.存储器的构成

程序地址空间/数据地址空间/存储器资源/特殊功能寄存器/指令寻址模式/模寻址/位反转寻址/程序存储空间与数据存储空间接口

24.复位  

复位源 /  复位框图分析  /  复位设置

25.特殊功能

1>配置位

配置位说明  /   配置位操作设置

2>片上稳压器

3>指令集

4>电气特性

5>高温电气特性

6>器件直流与交流特性曲线

26.中断           

1>什么是中断?

2>复位过程中断如何变化?

 3>如何使用中断?  

4>中断向量表    

5>什么是中断优先级?

6>为什么要有优先级?

7>优先级如何设置? 

8>什么是中断嵌套?中断嵌套的优缺点?

9>要不要使用中断嵌套?如何使用中断嵌套?

27.时钟

1>系统时钟框图分析

2>PLL倍频框图分析

3>系统时钟关系分析计算  

4>系统时钟实战配置  

内部时钟图

28.GPIO

1>什么是并行IO

2>IO端口框图分析?

3>什么是浮空,高组态,上拉,下拉?

4>什么是漏极开路?为什么要配置成漏极开路 漏极开路如何配置

5> 为什么要分模拟和数字引脚?模拟和数字引脚如何配置?

6>输入电平变化通知

7>什么是外设?输入和输出外设如何配置到物理引脚? 

8>IO使用的一些技巧  

9> 输入输出IO 配置实战测试以及波形测试   

10>输入检测防抖动设计实战 /  外部中断实战测试

IO口内部电路

29.TIMER

1>什么是定时器?

2>定时器框图分析

3>定时器时间设置有和讲究

4>定时器中断优先级在电机控制系统里面该如何设置?

5> 定时器配置实战测试

30.UART

1>什么是串口?什么是同步和异步串口?

2>串口框图

3>常用串口配置参数

4>串口发送时序图分析

5> 串口发送程序编写测试以及波形分析

6>串口接收时序图分析

7>串口接收程序编写测试以及波形分析

8>串口中断测试

31.ADC

1>ADC内部框图分析

2>ADC如何进行采样工作?

3>ADC IO口配置

4>分辨率对ADC有何影响?

5>ADC采样速率

6>采样时间对采样精度的影响?

7>ADC参考电压对采样精度的影响?

8>ADC时钟与采样精度关系?

9>什么是手动采样/自动采样

10>触发采样 三种采样方式在电机驱动的应用以及分析

11> ADC的输出方式以及在不同电机控制算法中的应用

12>顺序采样,同时采样的的区别?

13>两种采样在电机驱动里面有何不同?

14>ADC为什么要触发?如何进行ADC触发?

15>为什么要确定采样时刻点?

16>怎么确定采样时刻点(ADC启动采样转换延时时间分析)

17>确定采样时刻点在电机驱动里面的有何作用?

18>ADC的采样结果读取的时效性对控制的影响?

19>配置单通道手动采样实战测试

20>配置多通道同时出发采样中断实战测试

21>实际配置不同的输出方式进行采样以及结果计算分析  

ADC内部框图

采样转换电路

32.PWM

中心对齐PWM

1>什么是PWM

2>PWM频率、周期、占空比的关系?

3>PWM内部框图分析  

4>什么是边沿对齐PWM, 边沿对齐怎么生成PWM 

5>什么是中心对齐PWM,中心对齐怎么生成PWM

6>独立PWM和互补PWM

7>两种PWM在电机驱动里应用的区别?

8>PWM的分辨率以及在电机调速中的影响?

9>什么是死区?为什么要用死区?

10>死区是怎么插入的?死区应该设置多少合适?

11>插入死区会对电机控制有什么影响?

12>PWM如何触发AD采样?

13>为什么要用PWM去触发AD采样?

14>PWM应该在什么时间去触发AD采样?

15>触发采样时刻点要不要动态变化?

16>如何实现触发采样时刻点动态变化?

17>PWM引脚如何独立控制?

18>边沿对齐PWM实战输出测试

19>中心对齐PWM实战输出测试   

20>插入死区PWM实战输出测试

21>触发采样实战输出测试

22>动态任意点触发采样实战测试

33.输入捕捉

1>什么是输入捕捉?

2>为什么要设置输入捕捉?

3>输入捕捉在电机驱动里面有什么作用?

4>输入捕捉内部框图分析

5>输入捕捉不同边沿检测在电机驱动里面的影响(霍尔捕捉和调速PWM捕捉)?输入捕捉能不能用查询法?

6>输入捕捉中断实战测试

算法理论

目前市面上主要的电机控制方法有哪些?各自之间有和区别?有何优缺点?各自的应用领域有何不同?

方波的理论与实践(有感)

检流电阻和PWM

PWM驱动信号图

PWM驱动信号图

反电动势图
电流波形和反电动势图

34.电机转起来的原理是什么?

35.什么是反电动势?反电动势在电机里面该如何理解?反电动势波形速度计算法

36.什么是电角度?什么是机械角度?电角度与机械角度有什么关系?

37.霍尔角度是电角度还是机械角度?如何用霍尔角度计算速度?

38.电机的霍尔安装角度有哪几种?安装角度与霍尔状态关系?

39.MOSFET导通有什么顺序?霍尔状态与对应导通的MOSFET有什么关系?

40.上桥PWM,下桥恒通 与 上桥恒通,下桥PWM有什么区别?应用场合?

41.上桥PWM,下桥恒通 与 上桥恒通,下桥PWM在电机驱动里面有什么影响?

42.电机三相短路有什么现象?什么是电子刹车?电子刹车如何做?

43.六步换向代码编写。

44.调试方法


(1)如何调试驱动板?

(2)  霍尔输入状态测试分析

(3)  为什么要进行自举电容充电?自举电容充电时间以及占空比该如何设置?自举电容充电方法以及波形测试

(4)  霍尔状态对应的PWM输出测试

(5)  PWM输出对应的MOSFET波形测试

定占空比控制电机开环转动,如何调试电机相序?

(6)波形测试以及分析

1>轻载重载下的GSDS波形测试以及分析

2>检流电阻波形测试以及分析

3>反电动势波形测试分析

4>霍尔波形对应的反电势波形分析

5>三管导通MOSFET 开通/关断 时刻电流测试以及波形分析

6>相电流波形分析

7>三相电压波形测量以及分析

   45.电流环(单电阻采样)

1>为什么控制电流?如何控制电流?

2>电流采样以及电流环代码实战测试

3>采样点设置

4> PWM延迟时间测试以及延迟对采样点的影响?

5>设置的采样点对应的运放输出波形测试分析

6>采样时刻点波形测试分析

7>电流环控制测试分析

8>电流环控制下的PWM波形测试分析

9>电流环控制下的GS DS波形测试分析。

   46 .速度环

1>为什么要速度闭环?如何进行速度闭环?

2>速度环控制有什么方式?速度环实战编写

3>速度环下的实际控制速度波形测试分析

4>速度环PID参数调整

   47.欠压/过压保护编写

1>为什么要进行过压欠压设置   如何进行过压、欠压保护

2>过压电压设置、过压保护对应的PWM波形测试

3>欠压电压设置、欠压保护对应的PWM波形测试

    48.赌转保护

什么是赌转保护?为什么要有赌转保护?赌转保护该如何判断?赌转保护代码编写实战测试

    49.相间短路保护

什么是相间短路保护?为什么要有相间短路保护?相间短路保护该如何判断?相间短路保护代码编写实战测试?

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SPWM一套理论与实践(有感)

正弦表

正弦信号图

PWM正弦驱动信号图

正弦信号图

电动势波形图

50.SPWM理论讲解   

1> 什么是SPWM?SPWM原理是什么?

2> 什么是单极性SPWM?什么是双极性SPWM?有什么区别?

3> 什么是等效面积法 等效面积法分析

4>什么是自然采样法 自然采样法分析   

5> 什么是对称规则采样法 对称规则采样法分析  

6> 什么是不对称规则采样法 不对称规则采样法分析

7> SPWM有什么优点和缺点?如何优化?

8>电机SPWM控制用哪种控制方式?为什么?

51.调制方法分析什么是调幅,什么是调频?有什么区别?

52.为什么要用三管导通方式?三管导通方式与两管导通方式有什么区别?  

53.MOSFET三管导通有什么顺序?霍尔状态与对应导通的MOSFET有什么关系?

54.SPWM三管导通该用什么PWM方式?为什么?

55.三管导通六步换向代码实战编写

56.SPWM查表法  (正弦表)   

1>什么是查表法?

2>为什么要查表?

3>如何做表? 

4>查表分辨率有什么影响?

5>如何查表?

57.调试

(1)  霍尔输入状态测试分析


(2)  为什么要进行自举电容充电?自举电容充电时间以及占空比该如何设置?自举电容充电方法以及波形测试

(3)  霍尔状态对应的PWM输出测试

(4)  PWM输出对应的半桥后波形测试

(4)正弦波输出波形测试

(5)定占空比控制电机开环转动,如何调试电机相序?

(6)SPWM如何进行调速?

(7)波形测试以及分析

1>轻载重载下的GSDS波形测试以及分析

2>检流电阻波形测试以及分析

3>反电动势波形测试分析

4>霍尔波形对应的反电势波形分析

5>三管导通MOSFET 开通/关断 时刻电流测试以及波形分析

6>相电流波形分析

7>三相电压波形测量以及分析


    58.电流环(单电阻采样)

1>电流采样以及电流环代码实战测试

2>采样点设置

3> PWM延迟时间测试以及延迟对采样点的影响?

4>设置的采样点对应的运放输出波形测试分析

5>采样时刻点波形测试分析

6>电流环控制测试分析

7>电流环控制下的PWM波形测试分析

8>电流环控制下的GS DS波形测试分析。

    59.速度环

1>速度环实战编写

2>速度环下的实际控制速度波形测试分析

3>速度环PID参数调整

    60.欠压/过压保护编写

1>过压电压设置、过压保护对应的PWM波形测试

2>欠压电压设置、欠压保护对应的PWM波形测试

    61.赌转保护

1>赌转保护代码编写实战测试

    62.相间短路保护

1>相间短路保护代码编写实战测试?

 

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SVPWM一套理论与实践(有感)

扇区程序图

管子开通状态图

合成矢量图

扇区计算图

扇区计算

电流波形图

波形和反电动势图

     63.SVPWM理论

    什么是SVPWM?SVPWM原理是什么?

    SVPWM与SPWMPWM有什么区别,优缺点?

    SVPWM分类?

    什么是Q15 小数?为什么要用Q15如何进行Q15转换?

    电机三相电压角度关系以及数学表达式

    64.SVPWM三桥臂开通状态组合分析推导

    65.开通状态对应的线电压、相电压大小以及具体公式推算

    66.开通状态的扇区划分?

    67.六状态矢量是如何排序的?为什么是书本中提到的 462315 这么个顺序?其他顺序行不行?

    68.六个矢量控制的是Mosfet,在开关和导通过程中会有热量产生,也就是损耗。如何最大限度的降低损耗,使发热量最小,功率密度更高?

    69.扇区如何划分以及计算过程推导?

    70.空间电压矢量如何合成?

    71.什么是过调制?为什麽要进行过调制限制?如何进行过调制限制?

    72.电压矢量和磁链矢量之间有什么关系?电压矢量与磁链矢量轨迹是什么样子?

    73.五段式SVPWM 七段式SVPWM 有和区别,为什么要插入111 000矢量?

    74.如何使磁链轨迹近似圆形?七段式SVPWM矢量如何发波,详细过程推导?

    75.扇区及矢量作用时间详细推导计算?PWM波形推导?

    76.SVPWM查表法 (正弦表)  

    1>什么是查表法?

    2>为什么要查表?

    3>如何做表?  

    4>查表分辨率有什么影响?

    5>如何查表?

77.调试

(1)  霍尔输入状态测试分析

(2)  为什么要进行自举电容充电?自举电容充电时间以及占空比该如何设置?自举电容充电方法以及波形测试

(3)  霍尔状态对应的SVPWM输出测试

(4)  SVPWM输出对应的MOSFET波形测试

(4)  SVPWM输出波形测试

(5)  定占空比控制电机开环转动,如何调试霍尔状态与扇区对应关系?

(6)SVPWM如何进行调速?

(7)波形测试以及分析

1>轻载重载下的GSDS波形测试以及分析

2>检流电阻波形测试以及分析

3>反电动势波形测试分析

4>霍尔波形对应的反电势波形分析

5>三管导通MOSFET 开通/关断 时刻电流测试以及波形分析

 6>相电流波形分析

 7>三相电压波形测量以及分析

    78.电流环(单电阻采样)

    1>电流采样以及电流环代码实战测试

    2>采样点设置

    3> PWM延迟时间测试以及延迟对采样点的影响?

    4>设置的采样点对应的运放输出波形测试分析

    5>采样时刻点波形测试分析

    6>电流环控制测试分析

    7>电流环控制下的PWM波形测试分析

    8>电流环控制下的GS DS波形测试分析。

79.速度环

1>速度环实战编写

2>速度环下的实际控制速度波形测试分析

3>速度环PID参数调整

    80.欠压/过压保护编写

1>过压电压设置、过压保护对应的PWM波形测试

2>欠压电压设置、欠压保护对应的PWM波形测试

    81.赌转保护

赌转保护代码编写实战测试

    82.相间短路保护

相间短路保护代码编写实战测试

FOC理论与实践(无感)

整体算法框图

电流波形和theat角度

电流波形、运放输出和采样点位置图

DCMI调试图

电流波形、运放波形、GS波形对比局部图

开环启动图

下桥DS波形

DS波形

上下桥GS波形

阻容滤波采样三相中心点波形

代码图

代码图2

DQ、α、β图

软件整体框图

AD中断图

    83.什么是FOC,FOCSVPWM有什么区别?

    84.为什么要用FOC进行电机控制?

    85.foc原理

    86.为什么IA+IB+IC = 0?

    87.三电阻、双电阻、单电阻采样有和区别,以及应用优缺点分析

    88.什么电机适合双电阻采样?什么电机适合单电阻采样?为什么?


    89.什么是直轴?什么是交轴?直轴和交轴有何关系?在电机中有什么做用?


    90.什么是α轴  什么是β轴?为什么要引入这两个轴?


    91.双电阻电流采样以及坐标变换

CLARK原理分析以及推导

PARK原理分析以及推导

    92.电机的数字化模型以及表达式

电机电流公式推导

    93.测量电机感量与电阻

为什么要测量电机感量与电阻?

如何测量电机感量与电阻?

    94.滑模电流观测器

1>为什么要用滑模控制器对电流进行观测

2>滑模控制理论详细分析

如何用滑模控制对电流进行估算

如何用滑模控制对反电动势进行估算

3>弧度、角度、角速度,RPM之间的关系?

4>一阶数字低通滤波器讲解  

什么是截至频率,截至频率如何设置?

5>自适应滤波器讲解

什么是自适应滤波器?

6>自适应滤波器增益系数推导

7>使用低通滤波器带来相位延迟

为什么使用低通滤波器会带来相位延迟?延迟角度如何确定?

怎么补偿相位延迟?

8>cordic算法讲解

欧拉公式在cordic算法里面的应用

9>反电动势与位置角度的关系?如何用反电动势估算位置角度?

10>如何通过估算出的位置角度计算速度

    95. PI控制在FOC里面的应用?

1>速度环PI   

2>电流环PIQ轴 & D轴)

    96.如何计算Vd  Vq  Vα  Vβ 以及三相电压Vu  Vv  Vw

  1> CLARK反变换原理分析以及推导

2>PARK反变换原理分析以及推导

    97.如何根据三相电压Vu  Vv  Vw计算矢量作用时间

    98.算法代码和FOC库函数逐行深入分析(C和汇编)

    99.矢量控制表格如何生成?如何调用?表格分辨率对波形有什么影响?

    100.图形化调试DCMI使用

    101.开环调试

1>开环初始化电流测试

2>开环转矩、开环锁定时间的设置调试波形分析

3>开环锁定时间与电机惯量的关系以及调整测试

4>开环最终速度设置、波形分析与影响

5>开环启动速度曲线波形分析调整测试

6>开环估算电流与实际电流波形对比分析

7>开环位置与估算反电动势波形对比分析

8>开环滑模输出与系数调整分析

9>开环滤波器相位延时波形测试分析

    102.闭环调试

1>如何平滑切入闭环

2>闭环速度调整波形分析以及PI参数调整

3>Id  Iq波形测试分析,以及PI参数调整

4>闭环电流波形分析与调整

    1>检流电阻大小和运算放大倍数对电流波形的影响?

2>如何合理选取检流电阻大小和运放倍数?

3>运算放大倍数对在不同速度下对电流波形的影响调整分析

4>采样点设置与低中高速的关系以及波形测试分析

5>设置的采样点对应的运放输出波形测试分析

6>矢量控制采样时刻点确定以及波形测试分析

5>闭环估算电流与实际电流波形对比分析

6>闭环位置与估算反电动势波形对比分析

7>闭环滑模输出与系数调整分析

8>闭环滤波器相位延时波形测试分析

9>上下桥DS波形测试分析


10>上下桥gS波形测试分析

11>检流电阻对相平衡性的影响

12>反电动势波形测量分析

13>矢量控制下PWM频率如何选取?

14>重载下Vbus波动对矢量控制的影响波形测试分析

15>相移对矢量控制波形的影响(提前换相,滞后换相)

16>三相电压波形测量以及分析

    103.欠压/过压保护编写

 1>过压电压设置、过压保护对应的PWM波形测试

2>欠压电压设置、欠压保护对应的PWM波形测试

    104.赌转保护

赌转保护代码编写实战测试

    105.相间短路保护

相间短路保护代码编写实战测试

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