基于国产M0核MCU平台的风机量产程序与FOC电机控制开发方案：含龙博格电机观测器与多种功能源码

国产M0核风机量产程序开发方案... FOC电机控制开发方案一份基于国产M0核MCU平台，风机量产程序，包含龙博格电机观测器国产M0核风机量产程序开发方案... FOC电机控制开发方案...3电阻采样一份基于国产M0核MCU平台，风机量产程序，包含龙博格电机观测器，SVPWM，顺逆风启动，五段式与七段式调制等源码，完全可以移植到别的MCU平台。适合电机算法研究。 keil平台编译，keil平台编译，有原理图

------面向国产 Cortex-M0 的量产级 FOC 方案

1. 定位与交付形态

本代码是"交钥匙"型量产固件，面向 48 MHz Cortex-M0 核 MCU（SWM190）驱动的低压无感风机。整套算法以"三段式启动 + 龙博格状态观测器 + 单电阻/三电阻采样兼容"为核心，可直接烧录到 128 kB Flash/20 kB SRAM 的硬件平台，支持 12 V～36 V、最高 1 kW 级别的永磁同步风机批量生产。交付形态为完整源码（148 文件），全部 HAL 与算法层解耦，方便客户二次封装或移植到同系列更高主频型号。

2. 总体架构

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│  应用层            │  User Control（红外/线控/电源电压调速）
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│  服务层            │  Motor Control State-Machine、Fault、Protect、Time-Base
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│  算法层            │  FOC、Luenberger STO、PLL、PID、SVM、Clarke/Park
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│  驱动层            │  PWM、ADC、GPIO、OPA、TIMER、IRQ 绑定
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全部模块通过"中断触发 + 状态机"运行：

1 kHz 慢环（速度/电压/故障检测）在 SysTick 中完成；
16 kHz 快环（电流闭环 + 观测器）在 PWM 下溢中断中完成；
ADC 注入序列与 PWM 中心对齐，保证三电阻采样窗口居中，无需 CPU 介入。

3. 启动流程（三段式）

Lock（励磁）：给定 Id=0、Iq 斜坡上升至额定励磁电流，电角度保持 0°，持续 LOCKTIME（默认 50 ms）。
Ramp（强拖）：按恒定电角加速度 ramp-up，Iq 维持，观测器 PLL 开始收敛但不上主环。
Close-Loop（切换）：当估算速度＞阈值且角度误差连续 N 次小于设定门限，切入速度闭环；同时把估算角度与强制角度做一次无缝对齐，防止切换抖动。

4. 无感转子位置估算

采用龙博格状态观测器（Luenberger STO）+ PLL方案：

以两相静止电流为状态量，反电动势为扰动，构建全阶观测器；
用估算的反电动势 eα、eβ 输入 PLL，PI 调节得到电角速度 ω；
角速度经一阶 IIR 低通后进入角度积分器，输出角 θ 给 Park/逆 Park 变换。

PLL 带宽可在线调整：低速段（< 200 rpm）采用 20 rad/s 低带宽抑制噪声；高速段自动抬升到 100 rad/s 保证追踪。

5. 电流环与速度环

电流环：d/q 轴独立 PI，采样频率 16 kHz；输出经圆形限幅后送 SVM。
速度环：1 kHz 周期，PI 输出直接作为 Iq 参考；带抗饱和（back-calculation）与分段增益：低速 Kp 大、Ki 小，高速相反，兼顾启动扭矩与稳速精度。
Id 参考 ：默认为 0；支持弱磁扩展接口，用户可在 MCParam.h 中启用宏 FLUX WEAKENING。

6. 调速与命令接口

线控电压调速：ADC1 采样 VSP 口分压，5 段阈值对应 5 档固定转速，兼容传统风扇 5 线接口。
红外遥控：支持 NEC 协议 32 bit 解码，默认绑定 9 档风速 + 启停 + 正反转。
UART 透明通道（可选）：通过 115200 bps 虚拟串口，可在线改写速度、PID 参数、观测器增益，方便生产标定。

7. 保护体系

硬件级：母线过压、欠压、过流直接触发 PWM 封锁，中断锁存。
软件级 ：堵转、失速、缺相、启动超时、ADC 采样丢失等多重判定；所有故障进入状态机 MOTOR_FAULT，可配置自动重启次数与间隔。
数据级：关键变量（母线电压、相电流、估算速度）滑动平均 + 滑动方差，方差超限即判定信号不可靠，强制降功率或停机，防止算法发散。

8. 关键性能指标

启动时间：0 rpm → 额定 300 rpm ≤ 1.2 s（负载 0.3 N·m）。
稳速精度：±1 % @ 300 rpm（25 °C，输入电压 12 V ±10 %）。
效率：最高 87 %（风机专用 6 极 PMSM，实测对拖台）。
噪声：≤ 45 dB(A) @ 1 m（采用 16 kHz PWM + 随机载频抖动）。
EMI：传导余量 ≥ 6 dBμV，满足 CISPR 14-1（150 kHz-30 MHz）。

9. 移植与裁剪指南

移植到新 MCU ：仅需重写 hardware.h 中的端口映射、PWM/ADC/OPA 初始化函数；算法层全部 ANSI-C，无库依赖。
裁剪功能：
若无需弱磁，关闭 FLUX_WEAKENING，节省 1.2 kB Flash；
若只跑单电阻采样，关闭 THREE_SHUNT，释放 ADC1 通道，省 0.8 kB RAM；
若固定 5 档风速，可移除红外解码模块，省 2.3 kB Flash/0.3 kB RAM。

10. 生产与测试支持

一键产测：上电按住线控插头，自动进入"内环测试模式"，依次验证 ADC 偏置、相电阻、相电感、反电动势常数，结果通过蜂鸣器长短码输出。
在线标定：通过 UART 发送指令，可读取估算 Ke、Rs、Ls，与台架实测值误差 < 3 %，方便客户写入电机铭牌。

11. 版本演进与维护

代码采用"基线 + Patch"策略：

V1.0：三电阻 + 红外遥控 + 5 档风速；
V1.1：新增单电阻兼容、随机载频、弱磁接口；
V1.2：引入顺逆风启动识别、低温（-20 °C）可靠启动、产测模式。

所有 Patch 保持 API 向下兼容，客户可在任意中间版本继续迭代，无需重调电机参数。

至此，SWM190 风机量产程序的整体功能、运行流程、关键算法与生产支持已完整阐述。开发者只需阅读 MC_Param.h 中的"三步配置"注释，即可在 30 min 内完成新电机适配；配合《量产测试手册》即可直接投入批量。