一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统及方法，其系统包括360C微控制器、用于电压转换的运放模块、用于保护驱动板使能模块、用于显示电机状态的信号指示模块、用于传输霍尔硬件信息的霍尔检测模块、用于驱动电机的全桥驱动模块和电机；360C微控制器输入端分别与运放模块输出端、使能模块输出端、信号指示模块输出端和霍尔检测模块输出端相连接；360C微控制器输出端与全桥检测模块输入端相连接；全桥检测模块输出端与电机相连接。本发明专利技术通过霍尔检测方式直接检测电机转子位置，从而进行准确的换相以及转速计算，同时将速度进行输出，用户可以通过直接输入PWM的形式实时的控制无刷电机，使用简单明了。使用简单明了。使用简单明了。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统及方法


[0001]本专利技术涉及无刷电机驱动系统
，尤其一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统及方法。

技术介绍

[0002]无刷直流电机( BLDCM : Brushless Direct Current Motor )是指无机械电刷和换向器(或集电环)的直流电机，又称无换向器直流电机，它以电子换向器代替机械电刷和换向器实现直流电机的换向。无刷直流电机克服了有刷直流电机由于电刷环流而引起的磨损，产生火花而又引起噪音，及其对周围电路带来恶劣影响。无刷直流电机回馈装置简单，功率密度更高，输出转矩更大，控制结构更为简单，使电机和逆变器各自潜力得到充分发挥。且调速性能优越，体积小，重量轻，转动惯量小，不存在励磁损耗。同时，无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便的一
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系列优点，又具备有刷直流电机的运行效率高等诸多特点，同时克服了有刷直流电机由于机械电刷和换向器的存在所带来的噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等弊病，且降低了制造成本，简化了电机维修。
[0003]进入九十年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET 、IGBT 、MCT等相继问世，以及微处理器、大规模集成电路技术的发展，逆变装置也发生了根本性的变化。这些开关器件本身向着高频化、大容量、智能化方向发展，并出现集半导体开关、信号处理、自我保护等功能为一体的智能功率模块(IPM)和大功率集成电路，使无刷直流电动机的关键部件逆变器的成本降低，且向高频化、小型化发展。无刷直流电机的应用和开发进入一一个新阶段，目前正朝着超高速、高转矩、高功能化、微型化方向发展。
[0004]而在现如今，即使无刷直流电机的应用和开发进入了全新的阶段，但还是相对小众，对于想要自行DIY无刷直流电机驱动或者对这方面有需求的人来说，入门较为困难。同时，伴随着无刷直流电机控制算法的高速开发，两极分化也逐渐严重。通过检测霍尔信号来驱动无刷直流电机是一种非常适合新手入门的控制方法，但是也因为比较适合新手，所以大部分人对此的目标则只是“能转即可”，很少有人将此控制方法钻研到极致。因此，设计一款有深度、稳定、高效、简洁、方便的无刷直流电机驱动则成为了一种刚需。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的问题，提供一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统及方法。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，包括360C微控制器、用于电压转换的运放模块、用于保护驱动板使能模块、用于显示电机状态的信号指示模块、用于传输霍尔硬件信息的霍尔检测模块、用于驱动电机的全桥驱动模块和电机；所述360C微控制器输入端分别与运放模块输出端、使能模块输出端、信号指示模块输出端和霍尔检测模块输出端相连
接；所述360C微控制器输出端与全桥检测模块输入端相连接；所述全桥检测模块输出端与所述电机相连接。
[0007]所述360C微控制器设置有ARM
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M内核的实时操作系统，使用ARM
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M内核对系统资源进行分配。
[0008]所述360C微控制器设有PWM中断函数算法，通过处理分析三相电流、母线电流及霍尔信息，得到需要输出的PWM信号，从而控制转子继续旋转。
[0009]所述360C微控制器设有输入捕获函数，通过捕获用户输入的PWM占空比信息，来实时的设置无刷电机的转速。
[0010]所述360C微控制器设有周期中断函数，用于执行电机驱动上的按键扫描和控制电机速度信息和方向信息的输出。
[0011]所述360C微控制器设有PID闭环控制算法，用于对电机的转速进行闭环控制，使得电机的转速始终保持稳定。
[0012]一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，还包括用于给系统中各个模块提供不同的电压和电流环境的电源管理模块，电源管理模块分别与所述360C微控制器、运放模块、使能模块、信号指示模块、霍尔检测模块和全桥驱动模块相连接。
[0013]一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动方法，应用于一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，包括以下具体步骤：S1：初始化时钟信息及DEBUG调试端口；S2：初始化处理器内外色模块及外部模块；S3：判断是否PWM中断，判断是否PIT中断，并根据结果进行数据处理；S4：根据步骤S3处理结果输出信号指示；S5：将调试数据送入缓存区；S6：发送调试数据到虚拟示波器，并重复步骤S4
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S6，使得控制电机持续运转。
[0014]所述步骤S3具体包括：判断是否PWM中断，并进行数据处理：若PWM中断，首先获取当前的三相电流以及母线电流，通过识别电流数据监测当前是否堵转，同时计算FOC；然后检测当前霍尔的硬件信息并且对其进行编码；之后判断霍尔值是否正确并且是否已经改变，判断霍尔值正确与否的方法则是判断经过编码之后的霍尔值是否在1
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6范围内，如果超出范围则说明当前获取到的霍尔值是错误的，如果霍尔值正确并且已经改变就代表当前转子已经到达了另一区间，此时根据查询霍尔换相数组的内容输出对应位置的PWM信息；判断是否PIT中断，并进行数据处理：数据处理分为一下几个步骤：1、速度设置及输出，通过捕获用户输入的PWM信号的占空比来设置当前电机需要达到的目标速度，同时将当前电机的速度信息通过脉冲的形式进行输出，用户通过捕获脉冲个数即可得到当前电机的速度；2、方向设置及输出，其目的在于获取用户输入的方向信息，从而更改电机的旋转方向，并且将当前电机的实际旋转方向通过IO口进行输出；3、PID运算或开环赋值，用户可以主动设置电机的工作模式为开环控制或者是闭环控制，因此，如果电机工作在闭环模式，此处则进行PID运算，如果电机工作在开环模式，此处则直接作为占空比赋值；4、输出动力，此步骤之前的都为数据前期处理，而输
出动力则是执行，将计算好的PWM占空比信息设置到单片机内部寄存器，从而改变单片机输出的控制信号。
[0015]所述处理器内外设模块及外部模块包括LED、ADC采集模块、比较器、滑动滤波模块、霍尔引脚、速度方向输出模块、输入信号捕获模块、PID参数模块、PWM定时器和周期定时器。
[0016]本专利技术的有益效果：1）本专利技术对应与使用无刷电机作为动力源的四轮模型车无人驾驶组别，通过使用无刷驱动，简单快捷的驱动动力极高的无刷电机，使小车在赛道上超高速运行。本驱动系统通过采集无刷电机的转子位置信息以及三相电流信息，通过C语言编写六步换相的控制算法，根据输入的PWM占空比信息来设置旋转速度，过闭环PID算法来调节控制的精确度，达到让无刷电机使用起来像有刷电机一样简单，但又能提供有刷电机无法比拟的动力。
[0017]2）本专利技术能驱动带霍尔传感器的任意无刷电机，并且可以将无刷电机的转速开发到极限，通过霍尔传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，包括360C微控制器、用于电压转换的运放模块、用于保护驱动板使能模块、用于显示电机状态的信号指示模块、用于传输霍尔硬件信息的霍尔检测模块、用于驱动电机的全桥驱动模块和电机；所述360C微控制器输入端分别与运放模块输出端、使能模块输出端、信号指示模块输出端和霍尔检测模块输出端相连接；所述360C微控制器输出端与全桥检测模块输入端相连接；所述全桥检测模块输出端与所述电机相连接。2.根据权利要求1所述的一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，所述360C微控制器设置有ARM
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M内核的实时操作系统，使用ARM
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M内核对系统资源进行分配。3.根据权利要求1所述的一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，所述360C微控制器设有PWM中断函数算法，通过处理分析三相电流、母线电流及霍尔信息，得到需要输出的PWM信号，从而控制转子继续旋转。4.根据权利要求1所述的一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，所述360C微控制器设有输入捕获函数，通过捕获用户输入的PWM占空比信息，来实时的设置无刷电机的转速。5.根据权利要求1所述的一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，所述360C微控制器设有周期中断函数，用于执行电机驱动上的按键扫描和控制电机速度信息和方向信息的输出。6.根据权利要求1所述的一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，所述360C微控制器设有PID闭环控制算法，用于对电机的转速进行闭环控制，使得电机的转速始终保持稳定。7.根据权利要求1所述的一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动系统，其特征在于，还包括用于给系统中各个模块提供不同的电压和电流环境的电源管理模块，电源管理模块分别与所述360C微控制器、运放模块、使能模块、信号指示模块、霍尔检测模块和全桥驱动模块相连接。8.一种基于MM32SPIN360C的BLDC驱动方法，应用于权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：范兵，
申请(专利权)人：四川荣讯通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：