使用传感器正弦 PWM 进行 BLDC 电机控制
出处：维库电子市场网 发布于：2023-08-18 15:55:55
本应用笔记介绍了用于以正弦 PWM 调制模式控制三相无刷 BLDC 电机的 Z16FMC 微控制器。它讨论了实现正弦 PWM 调制以及与霍尔反馈的相位角同步的方法。
特征
该 Z16FMC 应用代码的节能功能包括：
电机启动平稳，启动电流降低
3 反馈正弦 PWM 调制
基于微控制器的过流保护
可调速度和电流（频率和正弦幅度）
可选择控制电机方向
用于 PC 控制的 UART 接口
LED 指示电机运行
LED 指示 UART 控制
LED 指示故障情况
讨论
该正弦 PWM 驱动器的 Z16FMC 系列闪存微控制器基于 Zilog 先进的 16 位 ZNEO CPU 内核。ZNEO CPU 设定了性能和效率的标准，在 20MHz 下具有高达 20MIPS 的性能。它支持 16 位内部总线宽度，并提供近单周期指令执行。
CPU 可以访问高达 128 KB 的内部闪存（ 16 位），以提高处理器吞吐量。高达 4 KB 的内部 RAM 可存储数据、变量和堆栈操作。
与块换向 PMSM 电机驱动方法相比，PWM 正弦操作具有一定的优势，显着的是其较低的电气噪声和较低的声学噪声特征。相比之下，块换向方法会导致 PMSM 电机出现剧烈的电流转换，本质上是在换向之间打开和关闭电机的相绕组。PWM 正弦方法不会在电机线圈中产生这些严酷的电流转换，因为电流和相电压本质上是正弦的。然而，通过正弦 PWM 方法运行的电机通常比块换向电机的运行效率更高。
速度控制时间戳
16 位定时器的捕获功能可用于获取霍尔传感器电气计时周期的时间戳。在预定义的霍尔状态下，读取异步操作定时器，并使用 PI 闭环控制将其值与计算出的速度参考值进行比较。
集成
家电控制器几乎总是通过使用传感器和无传感器技术与 ADC 结合检测流经电机绕组的电流来监控电机速度。通常，ADC 的采样实例由 MCU 同步。在这个过程中，通常需要使用外部运算将电流信号转换为电压信号；接下来，ADC 对电压信号进行采样，并将结果输出到处理器。然后处理器合成 PWM 输出来控制电机速度。对于 Z16FMC 系列微控制器，片上集成运算放大器无需外部组件，从而降低了总体系统成本。
多通道 PWM 定时器
每个 Z16FMC MCU 均具有灵活的 PWM 模块，该模块具有三个互补对（或六个独立的 PWM 输出），支持死区操作和故障保护跳闸输入。这些功能为各种电机类型提供多相控制能力，并通过在故障情况下立即关闭 PWM 引脚来确保电机的安全运行。
特征
该 Z16FMC 应用代码的节能功能包括：
电机启动平稳，启动电流降低
3 反馈正弦 PWM 调制
基于微控制器的过流保护
可调速度和电流（频率和正弦幅度）
可选择控制电机方向
用于 PC 控制的 UART 接口
LED 指示电机运行
LED 指示 UART 控制
LED 指示故障情况
图 1 显示了 Z16FMC 微控制器架构的框图：
讨论
该正弦 PWM 驱动器的 Z16FMC 系列闪存微控制器基于 Zilog 先进的 16 位 ZNEO CPU 内核。ZNEO CPU 设定了性能和效率的标准，在 20MHz 下具有高达 20MIPS 的性能。它支持 16 位内部总线宽度，并提供近单周期指令执行。
CPU 可以访问高达 128 KB 的内部闪存（ 16 位），以提高处理器吞吐量。高达 4 KB 的内部 RAM 可存储数据、变量和堆栈操作。
与块换向 PMSM 电机驱动方法相比，PWM 正弦操作具有一定的优势，显着的是其较低的电气噪声和较低的声学噪声特征。相比之下，块换向方法会导致 PMSM 电机出现剧烈的电流转换，本质上是在换向之间打开和关闭电机的相绕组。PWM 正弦方法不会在电机线圈中产生这些严酷的电流转换，因为电流和相电压本质上是正弦的。然而，通过正弦 PWM 方法运行的电机通常比块换向电机的运行效率更高。
速度控制时间戳
16 位定时器的捕获功能可用于获取霍尔传感器电气计时周期的时间戳。在预定义的霍尔状态下，读取异步操作定时器，并使用 PI 闭环控制将其值与计算出的速度参考值进行比较。
集成
家电控制器几乎总是通过使用传感器和无传感器技术与 ADC 结合检测流经电机绕组的电流来监控电机速度。通常，ADC 的采样实例由 MCU 同步。在这个过程中，通常需要使用外部运算将电流信号转换为电压信号；接下来，ADC 对电压信号进行采样，并将结果输出到处理器。然后处理器合成 PWM 输出来控制电机速度。对于 Z16FMC 系列微控制器，片上集成运算放大器无需外部组件，从而降低了总体系统成本。
多通道 PWM 定时器
每个 Z16FMC MCU 均具有灵活的 PWM 模块，该模块具有三个互补对（或六个独立的 PWM 输出），支持死区操作和故障保护跳闸输入。这些功能为各种电机类型提供多相控制能力，并通过在故障情况下立即关闭 PWM 引脚来确保电机的安全运行。
关键词：BLDC 电机
版权与免责声明
凡本网注明“出处：维库电子市场网”的所有作品，版权均属于维库电子市场网，转载请必须注明维库电子市场网，//tgdrjb.cn，违反者本网将追究相关法律责任。
本网转载并注明自其它出处的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品出处，并自负版权等法律责任。
如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
相关技术资料
- 同步与异步电机大对比，高、低速电机全解析2025/6/27 16:13:28
- 无刷直流电机工作原理及方法2025/6/20 17:01:12
- 揭秘 BLDC 电机旋转的高效控制策略2025/6/17 15:18:21
- 全面解析：伺服电机、舵机与步进电机的差异区分2025/6/12 16:07:45
- TMS320F2808实现矢量控制变频调速2025/6/9 17:28:09
技术分类
广告
热门技术资料
