STM32F4采用6步法控制直流无刷电机

STM32F4采用6步法控制直流无刷电机

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/sinat_36568888/article/details/143905037

本文详细介绍了如何使用STM32单片机控制直流无刷电机。从6步控制原理开始，逐步讲解了半桥电路控制、状态切换表、正反转控制以及转速调整方法。最后，文章提供了具体的STM32程序设计，包括状态切换函数、状态获取函数和状态控制函数的代码实现。

前言

第一篇中用最通俗易懂的方式讲解了bldc电机的原理，以及最基本的6步控制原理，本篇将介绍怎么使用stm32单片机来实现6步法控制直流无刷电机。

6步法控制顺序

依然以1对极电机进行讲解，将第一篇中的霍尔反馈的状态按照2进制进行转换，比如在0°是ABC反馈值为110 对应十进制6，其他状态依次类推，可以得到6步状态对应电流变换表：

在控制的时候要根据当前的状态来改变定子线圈电流的方向。一般是采用3个半桥电路控制，如下图。

每个半桥由上半桥和下半桥两个mos管控制，上半桥记为+，下半桥记为-。需要改变线圈电流的方向，只需要控制对应的MOS管导通和关闭。比如AB（电流从A流向B），需要打开A+，记为状态ON，关闭A-,记为状态OFF，关闭B+，打开B-，C+和C-均保持关闭。要使电流反向BA，此时需要A+ OFF，A- ON，B+ ON，B- OFF，C+ OFF，C- OFF。

注意，A+和A-必需要互斥，同一时刻二者只能有一个导通，一个关闭。如果两个同时导通，将会烧毁mos管。

根据半桥控制电路原理，将上面的表格进行转换，可以得到6步状态与mos开关的状态对应表，如下表所示

如上表，根据6-2-3-1-5-4等状态进行开关对应的mos即可让电机保持持续转动。如果需要让电机反向转动，则状态切换表如下。

通过自习对比两个表可以发现，正转状态6mos管开关对应反转的状态1，正转状态2对应反转状态5，正转状态4，对应反转状态3。可以得出如下规律：

反转状态mos切换 = (7-正转状态)模式切换。也就是说，如果与要反转，当前状态6应用使用状态1的mos控制逻辑。

转速调整，在第一篇中介绍了5中pwm的控制方式，这里选用H_PWM-L_ON的方式，即+半桥始终使用PWM控制，-半桥使用高低电平控制。调整pwm占空比，就可以改变电机转动的快慢。

stm32程序设计

上文讲解了6步状态对应mos管的状态控制，正反转控制，以及如何调整电机的转速。接下来，将讲解具体使用代码如何实现6步法，及正反转调速控制。

采用H_PWM-L_ON方式，需要用到9个单片机IO，其中3个IO采用pwm输出，负责控制三个上半桥，这三个IO需要用到同一个TIM；3个采用通用输出IO控制，负责控制3个下半桥；3个采用io输入外部中断，用来采集霍尔传感器切换状态。

状态切换函数

首先需要定义6个mos管控制函数，对应6步。

//V+ PWM ,W- ON,6
void m1_vhwl(void)
{
    TIM1->CCR1=0;
    TIM1->CCR2 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    TIM1->CCR3=0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
//U+ PWM ,W- ON,2
void m1_uhwl(void)
{
    TIM1->CCR1 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    TIM1->CCR2 = 0;
    TIM1->CCR3 = 0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
//U+ PWM ,V- ON,3
void m1_uhvl(void)
{
    TIM1.Instance->CCR1 = g_bldc_motor1.pwm_duty;                 
    TIM1->CCR2 = 0;
    TIM1->CCR3 = 0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_SET);   
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET); 
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET); 
}
//W+ PWM ,V- ON,1
void m1_whvl(void)
{
    TIM1->CCR1 = 0;
    TIM1->CCR2 = 0;
    TIM1->CCR3 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
//W+ PWM ,U- ON,5
void m1_whul(void)
{
    TIM1->CCR1 = 0;
    TIM1->CCR2 = 0;
    TIM1->CCR3 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}
//V+ PWM ,U- ON,4
void m1_vhul(void)
{
    TIM1->CCR1 = 0;
    TIM1->CCR2 = g_bldc_motor1.pwm_duty;
    TIM1->CCR3 = 0;
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_U_PORT,M1_LOW_SIDE_U_PIN,GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_V_PORT,M1_LOW_SIDE_V_PIN,GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(M1_LOW_SIDE_W_PORT,M1_LOW_SIDE_W_PIN,GPIO_PIN_RESET);
}

状态获取函数

根据霍尔状态，获取到当前状态。

uint32_t hallsensor_get_state(void)
{
    __IO static uint32_t state ;
    state  = 0;
    if(HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH1_GPIO,HALL1_TIM_CH1_PIN) != GPIO_PIN_RESET) 
    {
        state |= 0x01U;
    }
    if(HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH2_GPIO,HALL1_TIM_CH2_PIN) != GPIO_PIN_RESET)  
    {
        state |= 0x02U;
    }
    if(HAL_GPIO_ReadPin(HALL1_TIM_CH3_GPIO,HALL1_TIM_CH3_PIN) != GPIO_PIN_RESET)  
    {
        state |= 0x04U;
    }
    return state;
}

上面的函数可以使用位域来实现会更简洁。上面函数将霍尔状态按照每个bit放入state变量中。

状态控制函数

void motor_control(void)
{
    uint32_t state = 0;
    if(dir=CW)//正转
    {
        state  =hallsensor_get_state();		
    }
    else
    {
        state  =7-hallsensor_get_state();		
    }
    switch (state)
    {
    case 6:
        m1_vhwl();
        break;
    case 2:
        m1_uhwl();
        break;
    case 3:
        m1_uhvl();
        break;
    case 1:
        m1_whvl();
        break;
    case 5:
        m1_whul();
        break;
    case 4:
        m1_vhul();
        break;
    
    default:
        break;
    }
}

motor_control函数放入，霍尔外部中断函数运行。先获取6步状态，再根据6步状态切换对应的控制函数。