Nucleo开发板方案设计—BLDC电机电调设计

两三点雨山前

• 2015-03-26

拿到Nucleo开发板有一段时间了，这段时间认真的学习了一下Nucleo开发板，这款开发板的开发资源实在是太丰富了，且开发板的底层驱动很完善，必需点个赞。。         目前，国内外对无刷直流电机（Brushless DC motor，BLDCM）定义一般有两种：一种定义认为只有梯形波/方波无刷直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波无刷电机则被称为永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）；另一种定义则认为梯形波/方波无刷电机和正弦波无刷电机都是无刷直流电机。在此本帖采用第一种定义。 直流无刷电机根据转子结构可分为内转子和外转子两种结构，主要区别在于转动部分处于内部还是外部。 直流无刷电机绕组通电后，线圈内产生电流，在永磁体的磁场下产生洛伦兹力，产生力矩，从而推动转子转动。为了产生持续的力矩，线圈内的电流需要根据转子所处的位置改变方向，这也就是所产说的换相。有刷电机的换相通过电刷完成，而无刷电机的换相则是通过电子器件控制电流的通断来完成。 无刷直流电机的换相与转子的位置有关，为了产生同一个方向持续的电磁力矩，需要根据位置的不同控制每相电流通断。根据换相位置的检测方式又可以分为无感和有感。有感指的是采用霍尔传感器检测转子位置，控制换相。而无感指的是直接利用电机的线圈绕组来控制换相。这也正是本次电调设计的主要方式。 本次电调设计主要控制框图如下图所示，零位检测电路检测能够检测出无刷电机转子的切换位置，控制器根据转子位置，控制驱动电路进行每相通断切换，从而实现对电机的控制。 如图所示，Nucleo开发板通过自制的电调驱动板进行电机控制。电调驱动板上设置有功率mosfet管、用于检测中性点电压的比较器等。 驱动板至Nucleo开发板的连接接口： A+、B+、C+为六臂全桥驱动电路的上臂导通控制接口，高电平时导通，低电平时截止； A-、B-、C-为六臂全桥驱动电路的下臂导通控制接口，高电平时导通，低电平时截止； INT A、INT B、INT C为各相感应反电势与中点电压比较； Current为电流检测电路输出的电压； 接口分配： A+、B+、C+需要接入PWM信号，在此利用Nucleo开发板的定时器TIM1产生三路PWM信号； A-、B-、C-只要输出低电平、高电平即可，利用普通的GPIO口即可即可； INT A、INT B、INT C接入Nucleo开发板的中断，并要求能够上升沿和下降沿都可以检测该中断； Current接入开发板的ADC用于检测电机工作电流。 驱动板至电机A、B、C三相分别接上电机即可。