APM32F407低压电机控制平台----基于霍尔信号的六步换相开环控制

只看该作者 · 2024-12-13 11:20

本帖最后由小飞鸟f 于 2024-12-13 11:23 编辑

1、前言

在“[APM32F4]APM32F407低压电机控制平台----六步换相法介绍”中介绍了六步换相法主要应用。六步换相法的换相依据主要有两种，电流过零点和霍尔开关信号变化。这里主要介绍根据霍尔开关信号变化进行换相，控制电机正反转。

六步换相法将一个完整的电周期分为六个等分，每个部分称为一个“步”或“换相”。每一步中，两个相被激活，而另一个相处于高阻态（即不导通）。一般情况，这六个步骤如下：

步1 (0° - 60°): U相正向，W相负向，V相高阻。

步2 (60° - 120°): U相正向，V相负向，W相高阻。

步3 (120° - 180°): V相正向，U相负向，W相高阻。

步4 (180° - 240°): V相正向，W相负向，U相高阻。

步5 (240° - 300°): W相正向，V相负向，U相高阻。

步6 (300° - 360°): W相正向，U相负向，V相高阻。。

2、霍尔开关安装方式

电机的霍尔开关有两种安装方式，霍尔开关相互间隔120°安装，霍尔开关相互间隔60°安装。如下图所示，左图是间隔120°方式，H1和H2相差120°，H2和H3相差120°；右图是间隔60°方式，H1和H2相差60°，H2和H3相差60°。

需要注意的是，以上的角度都是电角度，并非机械角度。机械角度和电角度的关系与电机极对数有关，机械角度=电角度*极对数。如2对极电机，120°电角度等于60°机械角度。

3、本次实验电机及控制介绍

本次实验一时兴起，针对4对极的PMSM进行六步换相控制，如下图所示。

针对1对极，UVW三相绕组不同两相通电方式，对应磁极有6中不同的位置，如下图所示。

霍尔开关信号和UVW三相绕组通电方式的真值表如下图所示。霍尔开关信号和UVW三相绕组通电关系，可以通过几种方式得到：厂家提供、反电动势和霍尔信号波形图、两相通电后与霍尔信号关系测量等方法。有了真值表，就可以写代码进行控制了。

4、部分参考代码

如上图所示，定时器1发送的PWM波控制上桥臂开关管，三个GPIO控制下桥臂开关管，最终输出PWM波控制UVW三相绕组。

定时器1参考配置如下：

上桥臂和下桥臂控制的GPIO配置如下图所示。定时器1计数溢出产生中断，用于更新开关管控制状态。

定时器1的中断服务函数如下图所示：

正转的开关管状态更新函数：

反转的开关管状态更新函数：

6个开关管控制函数如下图所示：

电机启动函数如下图所示。其中，占空比最大值9999，占空比不同，转速不同。

电机启动函数如下图所示：

以上代码是基于霍尔开关信号的六步换相控制方法的核心代码，属于开环控制，改变占空比可以实现调速。