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王大可看看世界 / 三相直流无刷电机驱动设计

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王大可看看世界 提交于 2023-03-31 20:44 . update README.d

三相无刷直流电机驱动设计

image

介绍

stm32直流电机控制

  • 采用STM32F103C6T6A作为主控
  • 主控与驱动分离
  • 采用三相逆变桥电路
  • 前级采用栅极驱动MOS,自带闭锁
  • 驱动板可适配有感,无感方案

项目简介

  在本项目中。采用主控与驱动分离的方式。其大致框图如下所示。

image

  一共分为三块板子,分别为BLDC_Core板(主控板)、BLDC_Drive板(驱动板)、KEY板(按键板)。每个板子之间用SH1.0的线束进行连接,目前已经验证有感方案HALL换相无问题。其满载电机空转整个系统800mA。

六步法

  实际上三相直流无刷电机可以理解为采用交流电来控制,而在驱动板当中的逆变桥就是来产生交流电的。在最常用的BLDC驱动中,比较常用且简单的就是采用六步换相来驱动电机。而这种方法可以称为6步法

  六步法中的三相电机每次只有两组绕组有电流通过,产生磁场。为了让电机旋转,一般按照Q1Q2—Q2Q3—Q3Q4—Q4Q5—Q5Q6—Q6Q1的顺序依次导通功率开关管。下图是逆变器的结构。

image

HALL换相位法

  在本设计当中,采用外部中断来获取HALL值,当电机旋转时,会触发HALL中断,在中断中读取HALL的值,根据实际的值来进行换相位,就能够驱动电机。下表是一版直流无刷电机的换相表。

image   根据我们的换相表,就能以此设计出六步换相的程序。以正转为例,我们便可以设计出如下程序。其中hall_state是获取到的霍尔的值。本设计中:上管调制,下管驱动。

switch (hall_state)
        {
            case 1:
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_OFF;WL_ON;//下管
                break;
            case 2:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_ON;VL_OFF;WL_OFF;//下管
            break;
            case 3:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_OFF;WL_ON;//下管
            break;
            case 4:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_ON;WL_OFF;//下管
            break;
            case 5:
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_ON;WL_OFF;//下管
            break;
            case 6:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_ON;VL_OFF;WL_OFF;//下管
            break;
            
            default:
                Motor_Stop();//电机停转
                break;
        }

原理图

  下方给出了本设计当中的原理图。

  BLDC_Drive原理图

image

  BLDC_Core原理图

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PCB

  下方给出了本设计当中的PCB。

  BLDC_Drive的PCB

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  BLDC_Core的PCB

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渲染图

  下方给出了本设计当中的渲染图。

  BLDC_Drive的渲染图

image

  BLDC_Core的渲染图

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软件架构

  在软件框架上主要采用了裸机开发,适用了分时调度,采用定时器2来产生1MS的时基标志位。通过这个标志位来完成调度,具体调度部分代码可参考User_Scheduler.c文件。在换相控制方面在HALL中断当中完成,电机驱动部分代码可参考hall.c和motor.c文件。

参与贡献

C
1
https://gitee.com/zhouqi98/DC-motor-drive.git
git@gitee.com:zhouqi98/DC-motor-drive.git
zhouqi98
DC-motor-drive
三相直流无刷电机驱动设计
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