STM32 电机教程 11 - BLDC 6 步方波开环速度控制

前言

无刷直流 （Brushless Direct Current， BLDC）电机是一种正快速普及的电机类型，它可在家用电器、汽车、航空航天、消费品、医疗、工业自动化设备和仪器等行业中使用。正如名称指出的那样，BLDC 电机不用电刷来换向，而是使用电子换向。BLDC 电机和有刷直流电机以及感应电机相比，有许多优点。其中包括：

• 更好的转速－转矩特性

• 快速动态响应

• 高效率

• 使用寿命长

• 运转无噪音

• 较高的转速范围此外，

由于输出转矩与电机体积之比更高，使之在需要着重考虑空间与重量因素的应用中，大有用武之地。

无刷电机

 

上一节成功实现了BLDC电机的6步转动控制，成功实现电机的正反转功能，但电机的速度还不可控制，本节将用NUCLEO-F103RB和X-NUCLEO-IHM07M1 3SH快速为大家实现BLDC的开环速度控制！

本节所用电机为2836无刷电机,电机有两组线（hall传感器线和电机三相线）,工作电压24V，最大转速12000rpm：

示例详解

本节直接使用到ST的NUCLEO-F103RB和X-NUCLEO-IHM07M1 3SH 开发板进行演示

NUCLEO-F103RB对应的大致原理接线图：

X-NUCLEO-IHM07M1 3SH部分原理图：

 

 

1. 准备操作

   1. X-NUCLEO-IHM07M1 3SH是专门用于PMSM（永磁同步）或BLDC（直流无刷 ）的电机驱动板，其电机驱动板驱动芯片型号为L6230（详细数据手册可在st官网下载）,本节主要目的是给大家演示BLDC 6步方波控制原理，仅需让BLDC电机实现简单正反转动即可，仅需用到IN1,IN2, IN3和OUT1,OUT2，OUT3以及HALL传感器信号接口H1,H2,H3。

 

需要用到的信号	对应MCU引脚
EN1	PC10
IN1	PA8
EN2	PC11
IN2	PA9
EN3	PC12
IN3	PA10
H1	PA15
H2	PB3
H3	PB10

 

为了更加简单地介绍清楚BLDC 6 步方波控制的具体实现，为了实现电机的速度控制，本节直接使用STM32的TIM1产生三路PWM波对应信号IN1、IN2、IN3，通过调节PWM波占空比实现电机的速度控制；将EN1、EN2、EN3配置成普通输出IO口输出模式，H1,H2,H3配置成TIM2的hall传感器模式，并开启T1的捕获中断，中断触发模式为双边触发模式，在中断服务程序中实理更加快带的电机换相（6步换步）操作。

 

1. 在STM32CubeMX中，有专门的NUCLEO-F103RB工程模板，新建一个Cube工程，芯片型号为st32f103rb：

生成一个简单的工程模板实现了RCC,SYS，USART2接口的配置，同时还实现了LD2（LED）引脚的配置。接下来手动配置各功能模块，首先是TIM1,配置成三路PWM 模式1输出，PWM载波频率是20Khz = 72M/(2+1)/(1199+1),各通道初始PWM波是500：

接下来是TIM2配置，开启三路输入捕获功能，使能XOR功能，开启定时器中断：

上图中所述想要直接利用TIM2的HALL传感器功能，仅在CUBE中配置是不点问题的，原因如下，在配置输入捕获通道时，很多模式不可选：

而要直正实现STM32的定时器HALL传感器接口功能，除了要开启XOR功能外（在CUBE可直接勾选）：

还需要用到TI1F_ED(直接的双边沿检测)信号，TRC信号..并最终产生CC1I中断，完整的信号流图如下图：

 

故还需要开启中断，并最终要在自动生成的TIM.C中进行适当修改（后面源码上有介绍）：

最后是PC10,PC11,PC12普通IO功能配置，GPIO_OUTPUT模式，默认输出为低：

生成工程：

 

1. 打开工程， 加入事先准备好的BLDC.C（在src文件夹）和BLDC.H（在INC文件夹）文件：

同时在tim.c及stm32f1xx_it.c中加入如下代码：

最后在main.c中加入如下代码：

 

设置工程下载后自动运行：

编译代码，下载程序运行可直以看到电机成功转动起来，用是按程序设定的不通pwmref值（通过BldcUpdataPwm接口设置），电机速度不同，如果有示波器可以看到三相线上的输出电压波形图如下：

Pwmref = 500电机三相波形图

Pwmref = 100 电机三相波形图

OK,本期实验完成！本节通过stm32的TIM1产生PWM来控制Bldc电机的平均工作电压，实现了对BLDC电机的开环速度控制，通过TIM2配置了hall 功能接口实现了对bldc电机hall位置的获取，在TIM2中断服务函数中完成对bldc电机的换相操作。下一节将介绍实现bldc电机的闭环电流控制。最后如果大家有什么疑问或是有想了解的其它内容，也欢迎大家留言！！最后喜欢这个公众号的同学们记得加关注了，每天都会有技术干货推出！！

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