【晟矽課堂】MS32F031在電機(jī)工具上的應(yīng)用

介紹目錄

CONTENTS

電動(dòng)工具硬件介紹

反電勢采樣及計(jì)算原理

基于TIMER2提取有效過零信號(hào)

啟動(dòng)過程主要參數(shù)調(diào)試

電機(jī)運(yùn)行補(bǔ)償參數(shù)

程序主要框架

1、電動(dòng)工具硬件介紹

電源管理

通過調(diào)速開關(guān)自上電，上電保持功能，低功耗模式。兩路LDO供電，12V輸出給柵極驅(qū)動(dòng)部分供電；5V芯片供電。

芯片外設(shè)資源情況

芯片內(nèi)置運(yùn)放，直接通過內(nèi)置運(yùn)放采樣電流。集成2路比較器，比較器1做反電勢采樣過零點(diǎn)比較；比較器2做硬件過流剎車信號(hào)輸出。BLDC支持比較器模式，三路ADC采樣模式，單路ADC反電勢采樣模式。

調(diào)速開關(guān)

VR調(diào)速開關(guān)線性調(diào)速，支持正反轉(zhuǎn)控制，照明燈。支持MOS管NTC溫度保護(hù)，母線電壓采集，電壓保護(hù)。

三相逆變橋

采用6路N管三相逆變橋，外置3路三柵極驅(qū)動(dòng)，直流母線電流采樣。

反電勢采樣

三路反電勢ADC采樣，外置虛擬中性點(diǎn)，支持比較器模式，支持單路反電勢虛擬中性點(diǎn)采樣。

2、反電勢采樣及計(jì)算原理

PWM_ON方式虛擬中性點(diǎn)分壓反電勢采樣

優(yōu)勢：

單一通道采樣，節(jié)省ADC通道資源

支持小占空比采樣

虛擬中性點(diǎn)分壓反電勢計(jì)算

虛擬中性點(diǎn)分壓反電勢最小值：

基于霍爾夫電流定律

虛擬中性點(diǎn)分壓反電勢最大值：

根據(jù)硬件參數(shù)預(yù)先算好常量，節(jié)省代碼運(yùn)算量。反電勢過零點(diǎn)中間值根據(jù)硬件參數(shù)，可以適當(dāng)微調(diào)，保證電機(jī)運(yùn)行后反電勢盡可能對(duì)稱即可。

ADC電流采樣

采用TIMER1更新事件觸發(fā)電流采樣，DMA通道數(shù)據(jù)傳輸。ADC通道順序反相采集，優(yōu)先采樣電流。

3、基于TIMER2提取有效過零信號(hào)

TIMER2外設(shè)基本配置

采用32位定時(shí)器2，向上計(jì)數(shù)模式，預(yù)分頻成1us 計(jì)數(shù)周期。開啟溢出中斷，通道1、通道2 中斷。

有效提取過零信號(hào)

在檢測到過零點(diǎn)信號(hào)后，屏蔽過零點(diǎn)檢測，設(shè)置過零點(diǎn)屏蔽時(shí)間T1。

延時(shí)換向：在檢測到過零點(diǎn)信號(hào)后，通過定時(shí)器2，讀取前一刻過零點(diǎn)到當(dāng)前過零點(diǎn)的計(jì)數(shù)值；并設(shè)定延遲換向時(shí)間T2。

4、啟動(dòng)過程主要參數(shù)調(diào)試

脈沖注入原理

線圈電感受轉(zhuǎn)子位置和繞組電流的影響。

基于定子鐵心的磁飽和原理，轉(zhuǎn)子從永磁體對(duì)帶鐵心的線圈繞組有增磁和去磁作用；當(dāng)轉(zhuǎn)子N極靠近繞組線圈時(shí)，繞組線圈電感變小，當(dāng)N極距繞組線圈±90°電角度時(shí)，電感增大。

設(shè)置恰當(dāng)?shù)拿}沖寬度，獲取電流峰值，判定轉(zhuǎn)子位置。

定義啟動(dòng)初始扇區(qū)時(shí)間

根據(jù)電機(jī)負(fù)載情況，設(shè)置合理的啟動(dòng)時(shí)間參數(shù)。

5、電機(jī)運(yùn)行參數(shù)補(bǔ)償

過零點(diǎn)檢測閾值補(bǔ)償

根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速，合理設(shè)置過零點(diǎn)檢測閾值補(bǔ)償，轉(zhuǎn)速越高提前量越大。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)載狀況設(shè)定超前角，轉(zhuǎn)速越高、負(fù)載越大，超前角越大。

超前角設(shè)定

6、程序主要框架

關(guān)鍵中斷函數(shù)

主要任務(wù)時(shí)基掃描