直流无刷电机方案

C12L15 BLDC C12L15 BLDC
Slide 7 Slide 7
直流无刷电机激励
A
100
A
101
b
r
来自百度文库
com
110
com
g g
C
C
B
001
B
r
b
010
com
011
S N
S N
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F1 LV评估板
BLDC附件
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三相直流无刷电机控制
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Slide 1 Slide 1
课程安排
F1 低电压（LV）评估板概述 采用F1 LV评估板进行BLDC控制 适用于电机控制的增强型中档单片
机内核
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课程目标
本课程结束时，您将可以：
C
B
* 选择用于分压的R1和R2，以将电压 降到比较器的共模电压范围内。
ABC
R1*
R2*
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+ 相选择
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运行电机和转速控制
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比较器中断 （过零检测）
比较器中断
ZC_Time = Timer1 CCPR2H:L = CommTime/2
禁止比较器中断 NextState = 换相
继续
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什么是反电动势（BEMF）
当直流电机旋转时，永磁
C
转子转过定子绕组，在绕
组中感应出的电动势称为
R
L
BEMF
反电动势（BEMF）。
BEMF与电机转速成正比。
电机
BEMF(RMS) = RPM/KV
转矩 = KT * 电流
为检测反电动势，电机必 须处于旋转状态。
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只需Timer1、比较器和ECCP 即可实现所有功能
Timer1
测量和定时关键事件
消隐（通过ECCP2） 过零检测（通过比较器） 换相（通过ECCP2）
ECCP
PWM周期由Timer2和PR2设定 速度由CCPR1L占空比控制
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启动电机
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轻松构建低成本的 直流无刷电机控制方案
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BLDC电机波形
(PWM at 100% Duty Cycle)
30
90
150
210
270
330
电角度
B C A ABS(B-C) ABS(C-A) ABS(A-B) BEMF(drive on) BEMF (Drive off)
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电压
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开环换相爬坡
实际 过零点
换相时间 预期 过零点
锁定窗口
下一个换相时间 锁定区域内的换相时间
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简化框图
PIC16F1xxx 3
ECCP 3
I/O 定时器
3
电源
3 驱动
换算 3
电机
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BLDC控制器框图
BEMF
输入复用 比较器
计算中点误差
误差积分
计算换相时间
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控制软件
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True
False
RUN？
否
是
加速完成？
加速 慢速启动 允许中断
堵转检测
速度管理： 设置PWM 占空比 （RUN = T/F） （STOP=U/T）
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换相
换相
选择CommPhase
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电压（V）（归一化为DC驱动）
40%占空比驱动BLDC
1.5 1
0.5 0
-0.5 -1 -30
BLDC电机波形
(PWM at 40% Duty Cycle)
30
90
150
210
270
330
电角度
B C A ABS(B-C) ABS(C-A) ABS(A-B) BEMF(drive on) BEMF (Drive off)
当不施加驱动电压时： BEMF @ C = C – B
L R
+
A
i
-C- B+ L +
R
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电压（V）（归一化为DC驱动）
100%占空比驱动BLDC
1.5 1
0.5 0
-0.5 -1 -30
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强制换相启动
RPM
理想 情况
自由运行
带载
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可检测到的最小BEMF速度 电压
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强制换相启动
RPM
带载
不稳定区域 最小启动电压
稳定区域 可检测到的最小BEMF速度
了解如何将F1 LV评估板用于开发 BLDC
了解控制BLDC电机所需的 PIC16F1xxx外设
针对具体应用优化所提供的F1 LV演 示代码
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课程安排
F1 LV评估板 直流无刷电机概述 无传感器位置检测 控制软件 电机启动 增强型外设
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电机波形
100%占空比
40%占空比
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非过零
消隐
Error = ZC_Time – CommTime/2 CommTime = CommTime + Error*EGain
CCPR2H:L = CommTime 允许比较器中断 NextState = 过零 继续
锁相检测 CCPR2H:L = CommTime
NextState = 换相
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ZC
C 时间
过零点延迟出现 误差用于调整下一个周期
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换相校正
实际过零点
换相时间 预期过零点
误差
提早换相
校正后的过零点
下一个换相时间 校正后的换相时间
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T30
Timer1
C
ZC
C
ZC
C
出现过零事件时读取Timer1计数 读取计数值和预期时间之间的误差用于调整
为下个周期预设的CCPR2H:L 值
过零点提早出现 误差用于调整下一个周期
消隐周期终止 CCPR2H:L 设置为换相周期
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Timer1/ECCP2控制换相
Timer1 起始计数值为零 CCPR2H:L设置为消隐周期
ECCP2匹配
T60
预先设置CCPR2H:L， 以在自此点后的半个换相时间进行比较
设置PWM输出 设置持续输出 设置比较器输入 设置BEMF标志T/F
CommPhase = 下一个CommPhase
返回
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CCP2中断（换相）
CCP2 中断
换相
过零 BEMF标志？
电机驱动执行程序
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系统服务
CCP2/Timer1 （换相） 比较器
（过零检测） 中断状态表
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系统服务
上电
True
False
STOP？
系统初始化
STOP = False 禁止中断
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带电机控制附件的 F1 LV 评估板
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续流电流路径
HI_A +
Vmotor
- LO_A
HI_B LO_B
HI_C LO_C
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利用比较器检测BEMF
Vmotor
A
R1
PIC16F1xxx
同相端输入
R3 = R2/2
ECCP2/Timer1 换相事件
Timer0 OS事件
消隐
可转向 PWM 输出
ECCP1 PWM
电机驱动器 Timer2
速度控制
ADC
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无传感器控制： 通过BEMF过零检测 确定电机转子位置
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计算BEMF
当施加驱动电压时：
V
BEMF @ C = C – B + i*R
R
i = [V - (A - B)] / [2*R]
BEMF @ C = C - B + [V - (A - B)]*R / [2*R] L
BEMF @ C = C - B + [(V - A + B) / 2]