直流無刷電機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-25 07:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3）JTAG接口電路JTAG接口電路實(shí)現(xiàn)了程序下載及程序的在線調(diào)試仿真，使用它可以方便調(diào)試程序，縮短了開發(fā)周期。由于STM32F103ZET6的JTAG輸入引腳內(nèi)部嵌入了上拉或下拉電阻，因而可以直接連接電路到芯片相應(yīng)引腳。JTAG接口電路如圖10所示。圖10 JTAG 接口電路（4）USB接口電路 這里的USB單純的是供電用的。如圖11所示：圖11 USB接口電路 IPM功率模塊（1）MUCIPM驅(qū)動信號接口電路FSBB30CH60C內(nèi)置HVIC，無需光耦就可以用MCU驅(qū)動IPM的六個橋臂。STM32的高級定時器TIM1功能強(qiáng)大，利用COM事件控制產(chǎn)生6路H_PWM_L_PWM的換相。這6個控制橋臂引腳要和STM32的PEPEPEPE1PE1PE1PE15相連。驅(qū)動信號接口電路如圖12所示。圖12 MUCIPM驅(qū)動信號接口電路（2）短路電流保護(hù)電路 IPM具有內(nèi)置短路電流保護(hù)的功能，要在芯片引腳Csc上外加一個分流電阻。IPM檢測Csc管腳的電壓，當(dāng)電壓超過模塊指定的Vsc（）時，IPM產(chǎn)生一個故障信號IPM通過電阻R16來檢測N惻電流環(huán)節(jié)的線路電流，這里設(shè)定瞬時電流保護(hù)值為30A，檢測電阻R16選取阻值為10m?，功率為10W的無感電阻。R3C40構(gòu)成濾波電路。另外檢測電阻R16需要并聯(lián)一個小電容，作用是消除上電瞬時大電流導(dǎo)致的電流保護(hù)誤動作。（3）故障輸出報警電路，作用是防止浪涌電流破壞，Vof是IPM故障輸出報警引腳。TIM1_BKIN引腳是剎車功能引腳，和此處的Vfo引腳相連，在IPM出現(xiàn)故障時通過此腳輸出低電平到STM32,配合TIM1剎車功能可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)功能。所加的電容C18是用來消除噪聲干擾，確保出現(xiàn)故障時及時報警。故障輸出信號脈寬是有引腳Cfod的外接電容C24決定的，具體計算公式是t=C24/()，這里通常選取C24為33nF,此時t=。反電勢位置檢測電路如圖13所示。定子三相繞組端電壓A、B、C經(jīng)濾波和分壓電路，送到比較器LM339N的輸入端，與參考電壓比較，獲得各相反電勢的過零點(diǎn)。反電勢過零點(diǎn)延時30176。電角度后的信號用于電機(jī)的換相，進(jìn)而去控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動。圖13 反電勢位置檢測電路圖 隔離電路設(shè)計為了提高系統(tǒng)安全性，采用光耦設(shè)計隔離電路，這里選用BL817如下圖14所示。圖14 光耦電路在選用光耦時要注意兩點(diǎn)：第一是光耦的開關(guān)速度是否滿足系統(tǒng)的要求。第二是光耦的信號驅(qū)動類型。由于這里的位置檢測接入的單片機(jī)端口是TIM2_CHTIM2_CHTIM2_CH3通道。由于反電勢經(jīng)過比較電路以后，可能會有大于單片機(jī)所能承受的電壓，所以最好用隔離電路來保護(hù)單片機(jī)。這里選用三片BL817來實(shí)現(xiàn)電路的功能。 速度改變電路設(shè)計速度改變電路選用的是滑動變阻器，通過改變滑動變阻器的阻值從而改變AD的輸入值，并通過與反饋回的電機(jī)速度他們之間的關(guān)系，通過PID整定后的輸出來控制PWM的占空比進(jìn)而達(dá)到改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的功能。速度改變電路如圖15所示。 圖15 速度改變電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計本文設(shè)計的BLDCM控制器的特點(diǎn)是控制系統(tǒng)的軟件化，系統(tǒng)的許多功能都是在硬件的基礎(chǔ)上依靠軟件來實(shí)現(xiàn)的。它們包括：無位置傳感器下的三段式啟動；基于STM32高級定時器的三相六路互補(bǔ)的PWM輸出；依賴無位置檢測電路反電勢檢測后的電機(jī)換相；利用STM32的AD來轉(zhuǎn)換計算采樣電壓值；電機(jī)的轉(zhuǎn)速計算；電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)等。軟件的可靠性將直接影響整個控制系統(tǒng)的性能。軟件系統(tǒng)的設(shè)計是分模塊進(jìn)行設(shè)計，包括直流無刷電機(jī)的啟動、PWM換相，轉(zhuǎn)子速度的計算，PID算法的實(shí)現(xiàn)等，軟件的結(jié)構(gòu)圖如圖16所示：圖16 軟件的總體框圖架構(gòu) 這部分是直流無刷無感電機(jī)的總體流程框圖，是總體程序的大體結(jié)構(gòu)模式，如圖17所示。 圖17 軟件總體流程圖本文運(yùn)用了
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