BLDC电机应用

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:12

对旋转电机整体进行分类，可分为发电机和电动机。发电机是用来产生电能的，它的种类和电动机相对比要少很多。电动机的应用范围更广，对其也有更详细的分类和研究。我们通常所说的旋转电机一般狭义地指电动机。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:12

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:16

我们把重点放在永磁同步电机上，通常提到的无刷直流电机-BLDC，是通过逆变器交流变频控制的，所以本质上它也是永磁同步电机的一种。这两种同步电机是根据反电势的不同来进行区分命名的。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:17

PMSM和BLDC的不同点：

a) BLDC定子绕组为集中绕组，PMSM的定子绕组为分布绕组

b) BLDC的反电动势是梯形波，PMSM的反电动势是正弦波

c) BLDC的逆变开关控制是同一时间两相导通的六步换向控制，PMSM的逆变开关是同一时间三相都可能导通的FOC控制。

d) BLDC的电流谐波噪声大，PMSM产生的谐波较少

e) BLDC转矩脉动大，PMSM的转矩脉动小

电子xiaocainiao · 发表于 2020-7-27 22:18

支持下，这些知识最基本的比较，我记得TI官网有更详细的视频，楼主可以去看看。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:19

使用KF32增强型ECCP输出6路PWM，同一桥臂的上下两路PWM采用中心对齐且互补对称输出。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:20

采样电阻把电流信号转为电压信号，再通过差分运放（KF32含有运放模块，支持用内部运算放大器），放大电压信号，用KF32的ADC模块采样信号大小，采样值再经过FOC算法、PI控制环路去调整控制PWM输出的占空比，使电机的运行速度达到速度给定。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:20

母线电流检测信号是过流检测，先进行信号放大，然后再输入比较器（KF32含有比较器模块，支持用内部比较器），如果检测到输入电压过大超过限值，那么比较器输出将产生故障信号，此输出信号输入给PWM模块的自动关闭控制逻辑。下图所示，基于KF32F3xx的BLDC控制方案。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:21

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:22

KF32电机相关应用资源介绍

a) 内核运算能力

Ø 32位高性能KungFu32内核，工作频率最高为120MHz，软件可调节

Ø 基于16位/32位混合指令的高效指令集

Ø 三级流水线

Ø 支持32×32单周期乘法

Ø 支持32÷32硬件除法

Ø 支持加减移位和逻辑运算

Ø 支持中断优先级处理，实现自动中断堆栈

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:22

b) 增强型ECCP模块：ECCP的PWM模式为增强型PWM模式，1个模块具有四个通道产生8路PWM输出，并实现电路硬件保护功能。电机驱动需要三相6路PWM输出即可。

Ø ECCP模块的PWM可支持多种模式选择：

即PWM自由模式、PWM协同模式、PWM单时基模式。

这几种模式的区别在于通道定时器时基的选择不同。

电机应用时选择PWM单时基模式即可，也即设置4个通道选择相同的时基。

Ø 支持PWM信号多种对齐方式：PWM信号分为边沿对齐和中心对齐。

Ø 支持电机应用所需的三相互补输出模式：

Ø 支持电机应用所需的带硬件死区控制功能：

通过EECPx_PXDTCTL寄存器可以设置通道1/2/3/4的死区时间。

每个通道均有独立的死区定时器。

Ø 支持独立设置每个通道的极性：

Ø 支持PWM自动触发ADC采样

Ø 支持硬件过流保护监测

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:23

1、直流母线的检测电阻电压信号->放大器->比较器->PWM驱动关断

2、PWM模块具有自动关断功能，使能自动关断功能后，在外部关断事件发生时，该功能自动禁止PWM输出，然后四个通道的八个引脚输出电平置于其预定义的状态。此模式用于防止PWM破坏应用电路。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:23

c) OP模块：

Ø 支持增益软件可调

增益档位可通过OP_CTL0进行调整，可选择的放大倍数档位有10倍，20倍，40倍，80倍。

Ø 支持运放输出直连AD

运算放大器的输出可通过内部直接输出到ADC的输入通道，无需占用外部ADC输入通道。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:24

d) CMP模块：

Ø 支持正负端多输入端口可选

通过寄存器CMPx_CTL进行功能配置。PMOD<2:0>位用于选择比较器正输入端口；NMOD<2:0>位用于选择比较器负输入端口

Ø 支持可选内部参考电压

Ø 支持输出极性可选

Ø 支持中断边沿可选

Ø 支持数字滤波功能

每个比较器都集成了一个数字滤波器，通过CMP_CTLx寄存器的FLTEN位选择将比较器的输出通过滤波器，可以减少比较器震荡带来的误差。

Ø 支持比较器输出作为定时器捕捉输入

Ø 支持比较器输出作为PWM关断源

电机应用中使用此比较器输出作为PWM关断源，进行故障检测。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:25

e) ADC模块：电流信号采样时，需要用到ADC模块，注意使用中心对齐的PWM驱动，并在所有下管导通时的脉冲中心点进行采样。

Ø 12位分辨率，1MSps

Ø 支持常规模式和高优先级模式

Ø 支持内部通道

ADC还有6个内部通道，独立的温度传感器通道和VREFINT以及4个内部OP的输出。内部通道和其他通道的使用方法相同。

电机应用中可采用OP输出至ADC的内部通道直接在芯片内部进行采样。

Ø 支持多种模式

模式包含了单次转换模式、连续转换模式、扫描模式。

Ø 支持外部信号触发ADC。

Ø 支持DMA触发

Ø 支持双AD模式

双ADC模式下，ADC0和ADC1配合起来工作。通道的触发信号，会同时触发ADC0和ADC1上的通道转换。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:25

工作模式细分如下：

1) 高优先级通道同步模式

2) 常规通道同步模式

3) 快速交叉模式

4) 交替触发模式

5) 混合(高优先级通道同步模式+常规通道同步模式)

6) 混合(常规通道同步模式+交替触发模式)

7) 混合(高优先级通道同步模式+交叉模式)

在双ADC模式中，当转换配置成由外部事件触发时，用户必须将其设置成仅触发主ADC(ADC0)，同时将从ADC（ADC1）的外部触发屏蔽，这样可以防止意外的触发转换。

自动化陈稳 · 发表于 2020-7-27 22:27

电机应用程序中，采用了双AD工作模式，ADC0和ADC1可确保在同一时刻同时采样电流信号，使能ADC的EOCIE中断，即ADC一次转换结束中断使能位，采样完成后进入中断函数入口执行算法程序。

fcccc · 发表于 2020-8-12 14:56

KF32 PWM死区时间支持前后沿分别设置吗?

香菇选手 · 发表于 2020-8-23 19:05

帮顶

champlou · 发表于 2021-4-6 11:21

有没有成功案例

[应用笔记] BLDC电机应用

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