变频器的问世和先进设备的电机掌控方法让三相无刷电机（交流感应器电机或永磁同步电机）曾多次在调压应用领域获得巨大成功。这些高性能的电机驱动器过去主要用作工厂自动化系统和机器人。
十年来，电子元器件的大幅度降价使得这些电机驱动器需要转入对成本脆弱的市场，例如：家电、空调或个人医疗设备。本文将探究基于ARM的标准微控制器如何在一个被DSP和FPGA长年独占的市场上超越简单的掌控模式，我们将以意法半导体的基于Cortex-M3内核的STM32系列微控制器为事例阐述这个过程。 首先，我们总结一下电机掌控的基本原理。
在电机控制系统内，为什么处理器十分最重要？我们为什么必须十分好的计算出来性能？却是，NicolasTesla在一个世纪前发明者交流电机时不必须编译器。只要必须调压，人们无法规避用于逆变器驱动一个性能不俗的3互为电机，掌控一个永磁同步电机（PMSM）运转更加必不可少逆变器，这个简单的功率电子系统的核心是一个平光阴交流的3互为逆变器，其中微控制器起着管理起到，以全数字方式继续执行普通的三位一体的掌控功能：检测（电流、扭矩、角度）、处置（算法、内务管理）、掌控功率电源（低于的配备也最少有6个电源）。
使用标量掌控是一个三相交流电机构建自排运转的最简单方式。标量掌控原理是在产生到电机的频率和电压之间维持一个恒比。
对于入门级电机驱动器，这是一个十分主流的掌控方法，合适阻抗特性十分普通且掌控比特率拒绝不高的应用于（如功率十分小的电泵和风扇）。意外地是，并不是所有的应用于都能承受如此非常简单的掌控过程及其应用于容许。尤其是，标量掌控在瞬变环境内无法确保最佳的电机性能（转矩、能效）。
为解决这些容许，人们研发出有了其它的电机掌控方法，其中磁场定向掌控（又称矢量掌控）是应用于最普遍的方法之一。这种掌控方式利用两个去耦直流控制器，不管运转频率如何（例如扭矩），以驱动分离励磁电机的方式驱动任何一种交流电机（感应器电机或永磁电机）。
励磁电流与直流的主磁通量（在一个PMSM电机内的磁体磁通量）有关，而90移相电流可以掌控转矩，功能相等于直流电机的电枢电流。 当阻抗变化时，磁场定向掌控方式可实现准确的扭矩掌控，而且响应速度慢，使定子磁通量和转子磁通量维持极致的90度相位差，即便在瞬变工作环境内，依然需要确保优化的能效，这是构建以电机流形为标志的更加简单的掌控方法所依据的基本理论框架，尤其是对于PMSM电机，这个理论是无传感器电机驱动器的基础，既可以大幅度降低成本（仍然必须扭矩或转角传感器和涉及的连线），同时还能提升电机可靠性。
在这种情况下，必需只用于电机数学模型、电流值和电压值，通过计算方法估计转子角度方位。在低于分钟转数只有几百并转的情况下，这种状态观测器理论（在其它掌控方法中）可以构建无传感器的扭矩掌控，在某些情况下，低于分钟转数是静止状态。不过，这对CPU是一个额外的动态负荷。
最后，微控制器必需以1KHz到20KHz的速率倒数新的计算出来矢量控制算法，明确速率各不相同最后应用于比特率，处置Parke和Clarke切换和构建多个PID控制器和软件锁相环显然必须高强度的数字计算出来，这就是过去为什么数字信号处理器、微处理器或FGPA器件被用于控制器的原因。 尽管专用双模控制器和低端定点DSP架构早已问世，但是意法半导体依然自由选择用于Cortex-M3内核研发STM32微控制器。这个解决方案可很好地符合大量的无刷电机驱动器的拒绝，从重复使用工程费用的看作，该解决方案的优点是使用行业标准的ARM内核和标准微控制器的成本效益。 图1：STM32F103HD可以同时处置双电机掌控和数字PF。
基于Harvard架构，这个32位RISC使用Thumb2指令集，获取16位和32位指令。对比显32位代码，这个指令集需要大幅提高代码密度，同时保有原先ARM7指令集的多数优点（可选优化的乘加运算和硬件乘法指令）。 电机控制系统拒绝微控制器需不具备卓越的动态号召性（中断延时较短）、显处置功能（如单周期乘法）以及出色的掌控性能（当处置非序列继续执行东流和条件移往指令时）。
Cortex-M3需要符合所有这些拒绝。例如，当时钟频率是72MHz时，在25s内对一个永磁电机已完成一次无传感器磁场定向掌控，这相等于在10kHz比特率下25%的CPU负荷。
本文来源：ballbet体育官方网站-www.parisgiftcorner.com
