STMicroelectronics vient de publier l'algorithme logiciel STM32 ZeST (Zero Speed Full Torque), conçu pour fonctionner sur les microcontrôleurs STM32, et qui permet aux entraînements de moteur sans capteur de produire un couple complet à vitesse nulle. Selon ST, cet algorithme fournit ce contrôle pour la première fois dans un variateur à usage général, assurant de ce fait une fluidité et une prévisibilité du fonctionnement des moteurs, auparavant difficilement accessibles.

Pour rappel, l'entraînement et le contrôle d'un moteur, notamment les moteurs sans balais (brushless), nécessitent une électronique de commande qui connaît la position exacte du rotor dudit moteur grâce à des données issues de capteurs (par exemple des capteurs à effet Hall installés dans le moteur). Les méthodes de commande sans capteur, quant à elles, utilisent les informations de courant et de tension du moteur pour déterminer la position du rotor. Cette approche innovante permet de contrôler le courant (donc le couple) et la position de l’axe du moteur avec l’avantage d’une réduction des coûts et de l'encombrement, car les câbles, connecteurs et circuits électroniques deviennent inutiles.

Au-delà, les équipements tels que les outils électriques, les volets roulants, les machines à laver, les tondeuses automatiques, les systèmes de climatisation et les vélos électriques ont besoin que leurs moteurs démarrent dans la bonne direction avec le couple maximum et/ou démarrent rapidement avec une charge maximale, tout en consommant le moins d’énergie possible. Les entraînements sans capteur ordinaires qui ne peuvent pas déterminer la position de leur rotor à vitesse nulle ne sont alors pas adaptés pour répondre à ces exigences.

L’algorithme logiciel STM32 ZeST est une solution adaptée à ces usages autorisant un contrôle optimal de tout type de moteur synchrone à aimant permanent (PMSM, Permanent Magnet Synchronous Motors) sans capteur, et ce à vitesse nulle. Pour y parvenir, la solution s’appuie sur l’algorithme dit HSO (High-Sensitivity Observer). Ces deux algorithmes (HSO et STM32 ZeST) en tant que solution logicielle intégrée ne nécessitent aucun matériel supplémentaire ni périphérique spécial dans le microcontrôleur STM32.

Avec cette approche, les concepteurs peuvent, selon ST, améliorer l'efficacité énergétique de leurs applications en évitant les courants de pointe élevés pendant les phases de démarrage. Ils peuvent également réduire la nomenclature (nombre de composants à utiliser), améliorer la fiabilité par rapport aux disques contenant des capteurs à effet Hall et réduire le bruit acoustique.

Pour mieux appréhender ces technologies, ST a construit un démonstrateur qui montre comment un entraînement sans capteur peut démarrer et déplacer une charge à différentes vitesses, jusqu'à des vitesses très faibles. Le modèle, qui utilise une roue de scooter électrique, montre que le moteur démarre toujours dans la direction attendue et peut maintenir la charge à vitesse nulle sans aucun mouvement.

Afin d'évaluer les performances des algorithmes STM32 ZeST et HSO et accélérer le démarrage du développement, ST propose aussi la carte de commande B-G473E-ZEST1S qui génère des signaux PWM pour la carte d'alimentation STEVAL-LVLP01. Cette carte de puissance pilote des moteurs basse consommation/basse tension.

ST fournit également un support supplémentaire étendu pour développer des variateurs pour les différents types de moteurs courants afin de satisfaire diverses applications et répondre à des contraintes telles que l'efficacité énergétique, la taille, les performances et le coût.

Côté logiciel, le kit de développement logiciel de commande moteur de ST (MC-SDK) apporte une bibliothèque de micrologiciels de commande moteur et un outil de configuration spécifique (Motor Control Workbench), les deux étant utilisés dans le cadre de l'écosystème STM32Cube et le configurateur de projet STM32CubeMX.