l298n驱动直流电机程序_l298n驱动直流电机原理

正点原子电机笔记——直流无刷电机基础驱动　　1.直流无刷电机简介　　直流无刷电机（BLDC）是无电刷和换向器的电机，也称为无换向器电机。

　　有刷无刷的区别：无刷没有电刷和换向器；定转子位置相反！

　　2.无刷电机分类　　

　　BLDC与PMSM的不同点　　

　　

　　3.无刷电机主要参数　　极对数：转子磁天NS极的对数，此参数和电机转速有关：电子速度=电机实际速度*极对数；KV值：值越大电机转速越大：转速=KV值*工作电压；额定转速：额定电流下的空载转速，通常用RPM表示；转矩：典籍中转子产生的可以带动机械负载的驱动力矩，通常为N*m。　　4.应用场景　　常用于电动车、无人机、风扇、鼓风机等…… 　　5.无刷电机驱动原理　　

　　

　　BLDC内部结构图：

　　

　　正点原子的无刷电机，最终可以简化成为星型结构（所有绕组都会连接到中间的转轴上，并且简化暂时只看一对磁对极）。通过三相绕组的开关情况，可以得到当前的电流流向，并通过矢量计算得到当前的电流方向，并最终通过电流方向来判断开通的时机。　　这种控制方法，称为6步换向法，可以根据下图来判断所需电流方向：

　　最终，这种控制方法可以简化称为下表形式，并可以查表来判断所需的电流开断：

　　实现三相极性切换　　通过三相逆变电路实现极性更换

　　如图中的方法是直接把电源加载在线圈上，会导致电压过高从而导致电机转速飙升一般通过PWM来控制，可以方便的控制线圈电流，来控制转子扭矩与转速　　无刷电机的基本驱动换向控制示意图　　

　　PWM控制直流无刷电机的常见方法　　

　　图e所示就是均为PWM控制的方法，也就是全桥控制这种控制方法会导致IGBT开关频率过高，容易导致损坏。其余四种方法都是半桥控制，正点原子的例程汇总均采用图d的方法：H_PWM-L_ON：上桥臂使用PWM，下桥臂用高低电平直接控制。那么，电机转速取决于上桥臂的PWM占空比。　　确定当前转子位置　　

　　位置检测（通过霍尔传感器）总体而言就是通过霍尔效应来得到传感器的电平信号，电平信号为高电平说明对应N极，反之S极。

　　电角度=机械角度*极对数。

　　霍尔与绕组得电情况的真值表　　根据分析，就可以得到一张表格，来对应霍尔传感器的所读电平来判断当前需要的开通相，下图就是正点原子的BLDC对应的真值表：

　　无刷电机的驱动总体示意图　　

　　通过三相逆变电路切换极性，通过控制上桥臂PWM占空比来调速；通过位置传感器检测当前转子位置，控制线圈按照真值表顺序通电。　　6.无刷电机驱动板介绍　　

　　半桥电路　　

　　左侧的TLP2355(TPL)是一个光耦模块，主要起到隔离效果，保护IO口。　　半桥芯片　　

　　半桥芯片的SD高电平，就会使得输出信号一直是低电平；从而能够推导出右边的半桥输出真值表。　　MOS管开断　　

　　通过右下角的MOS管的手册表格，室温下的开关情况，可以发现GS之间电压>7V，MOS管完全导通。在驱动电路中，判断上桥臂开断情况。当HO导通时，HO=VB，则G处获得了VCC11的11V电压，开通；开通后S处获得了POWER，也就是24V电压，会通过下面的电路连接来到C!!这个电容给他充电，连回到VB，而VB=HO=G处电势，则始终保证GS之间有11V的电势差，保持MOS管的导通。　　三相电流采集　　

　　电源电压采集　　

　　温度采集　　

　　霍尔&编码器接口　　

　　7.编程实战　　实验目的：实现直流无刷电机的旋转、方向、调速功能　　硬件准备　　需要硬件为：f4电机开发板（找到合适的引脚，用f1也可以控制）；无刷驱动板；无刷电机；24P专用排线；8P接线柱（接线牢固）；直流电源（24V，根据电机的额定电压来选择）。

　　驱动配置流程　　初始化TIM及IO：初始化相关IO，初始化定时器，6路通道（3路上桥臂以及3路下桥臂），开启中断；霍尔状态读取：编写霍尔传感器状态读取函数；6步组合：上下桥臂的导通情况，工6种；设置无刷参数：设置旋转方向以及脉冲占空比，编写无刷启停函数；中断服务函数：中断里读取霍尔状态，根据方向以及霍尔状态依次导通上下桥臂。　　在正点原子的例程中，无刷直流电机的运转状态，通过定义一个结构体就可以查询和存储，其中包括了运行状态、旋转方向、当前霍尔传感器、之前的霍尔传感器、电机占空比工5个状态量。　　首先初始化GPIO以及TIM1，按照电机的接线，先初始化bldc的相关接线：需要初始化SD引脚（PF10），推挽输出，低速、浮空；然后初始化霍尔传感器的引脚，分别为U相（PH10）、V相（PH11）和W相（PH12），都设置为上拉的输入；然后初始化TIM1，需要用到3路PWM输出，分别是上桥臂的UH（PA8）、VH（PA9）以及WH（PA10），都设置为复用推挽输出、上拉、高速，并且f4系列还有一个复用的功能要设置，复用为TIM1；下桥臂UL（PB13）、VB（PB14）和WB（PB15）都设置为推挽输出、浮空和高速；最后初始化TIM1，预分频和自动重装载设为函数入口参数的psc和arr，向上计数，不分频，不设置缓冲，关闭重复计数器，选择PWM模式1，输出极性为高，最后开启PWM以及使能更新中断。　　然后编写霍尔传感器的读取函数：设置一个参数来读取（uint8_t），通过HAL_READ_PIN来读取高低电平情况，使用参数的低三位来表达是否为高电平（|=0x01、|=0x02以及|=0x04）。　　然后编写6步换向：上桥臂通过控制PWM占空比来实现（g_atim_handle.Instance->CCRx），通过句柄来控制自动重装载值CCRx；下桥臂直接通过控制GPIO输出即可（HAL_WRITE_PIN）；具体的操作逻辑就是上桥臂导通，就设置占空比，下桥臂导通，就把SET给GPIO。　　接着设置无刷电机的启停参数：　　先设置关闭电机函数，将SD引脚的电平设置为RESET，同时把上桥臂的PWM占空比都置0，关闭PWM输出，下桥臂全部RESET即可；开启电机，只需要开启PWM输出，并且使能SD引脚即可；在main函数中进行KEY的操作，按下对应的键值，完成对占空比的改写，同时占空比的改变后的正负可以写进旋转方向的变量，并标记电机的运行状态。　　最后编写中断服务函数：根据电机的启停状态以及旋转方向，通过读取霍尔传感器的状态，由控制的真值表来判断对应的上下桥臂导通情况并进行6步换向。

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