ST72262G1單片機(jī)在電動(dòng)自行西安西瑪車無刷直流電機(jī)控制中的應(yīng)用

時(shí)間：2019-12-31 19:00

?。┚哂姓{(diào)速性能好、易于控制、無換相火花和勵(lì)磁損耗、壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用范圍遍及各個(gè)領(lǐng)域。新型的ST72262G1微控制器不僅具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)運(yùn)算能力，并且集成PWM模塊只需加少量外圍器件就能設(shè)計(jì)出有效的速度、電流環(huán)從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確調(diào)速。），是ST72215的升級(jí)換代產(chǎn)品。它內(nèi)置LVD檢測(cè)，可省略上電復(fù)位電路屬有4k的ROM和256字節(jié)的RAM，CPU頻率可達(dá)8MHZ.片上外設(shè)方面它具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘、A/D、SPI模塊等。其中包括2個(gè)16位定時(shí)器各自可成為獨(dú)立的PWM輸出通道。同時(shí)ST72262G1還具有強(qiáng)大的軟件功能，它的RAM中有128字節(jié)作為堆棧，擺脫了ST6系列子程序調(diào)用最多6層的限制。還有63條基本指令，17種尋址模式，特別的，它還具有8bit無符號(hào)乘法指令這在微控制器中很難得。

　　2無刷直流電機(jī)控制器的硬件設(shè)計(jì)21電動(dòng)機(jī)工作原理無刷直流電機(jī)用永磁體制成轉(zhuǎn)子，用定子繞組換相來代替電刷換相用霍爾元件傳感轉(zhuǎn)子位置信息。內(nèi)置電機(jī)的3個(gè)霍爾元件會(huì)實(shí)時(shí)的輸出確定的3個(gè)電平信號(hào)來表征轉(zhuǎn)子位置信息，MCUST72262G1雁據(jù)這3個(gè)電平信號(hào)，查表得出將要切換的相位，改變相應(yīng)的輸出狀態(tài)。

　　如，以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為例。假設(shè)轉(zhuǎn)子此時(shí)的位置使查表所得的換相狀態(tài)正好是中箭頭1所指的方向，那幺只需使MOS管T1和T6導(dǎo)通其他關(guān)閉即可。然后隨著位置信號(hào)的每一次變化，MOS管T1~T6安裝左邊的時(shí)序換相就能使定子繞組按照右邊的箭頭方向，按序號(hào)從1~6的產(chǎn)生出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電機(jī)也就進(jìn)入了同步狀態(tài)，轉(zhuǎn)子將按照中箭頭1~6的順序旋轉(zhuǎn)起來。

　　2.2硬件實(shí)現(xiàn)圄2系統(tǒng)硬件框圄先來看一下系統(tǒng)框圖，如，整個(gè)控制系統(tǒng)由3部分組成ST72262G1、IR2130、6個(gè)MOS管組成的開關(guān)矩陣。ST72262G1通過從電機(jī)返回的3路霍爾信號(hào)判斷出下一步的輸出狀態(tài)進(jìn)而由IR2130驅(qū)動(dòng)MOS管換相，同時(shí)將相關(guān)信息通過SPI口輸出到LCD顯示。由于該款控制器是用于電動(dòng)自行車上用36伏蓄電池供電，故而對(duì)欠壓和過流保護(hù)等提出了要求，即欠壓保護(hù)：1±1V；艮流保護(hù)：17A±0.5A過載保護(hù)：15A（連續(xù)工作3分鐘XIR2130是一塊10V~20V供電的門驅(qū)動(dòng)芯坩本試驗(yàn)用15V），通過內(nèi)部的自舉功能可以驅(qū)動(dòng)三相全橋的六個(gè)MOS管。它本身還具有一個(gè)比較器，配上合適的電阻可以作為過流檢測(cè)器使用。一旦過流，高端和低端一共六路輸出全部為0并且從fault管腳輸出一個(gè)低電平給ST72262G1的16腳告警（如）接LCD顯示B1為PWM輸出口尸B7作為剎車倍號(hào)輸入，P巳3、PB2、PB0分別作為電機(jī)3相霍爾倍號(hào)的輸入端。PC口都具有A/D功能，故用PC5作為速度倍號(hào)采樣尸C0做過流檢測(cè)。PC1只用作普通輸入口接上文說到的從IR2130傳來的故障倍號(hào)。PA2~PA7做6路換相倍號(hào)接IR2130驅(qū)動(dòng)MOS管其中PA2~PA4作為高端的3路MOS管開關(guān)倍號(hào)必須先與PWM輸出做“與”，然后經(jīng)反相再接舊213-.做“與”是因?yàn)镾T72262G1沒有那么多PWM輸出口，而用通用輸出口和PWM做與“就能實(shí)現(xiàn)3個(gè)PWM輸出口的功能。而對(duì)與低端的三個(gè)MOS管不必加以PWM倍號(hào)只需在如中的導(dǎo)通周期內(nèi)使相應(yīng)MOS管保持導(dǎo)通，反之保持關(guān)閉即可。同時(shí)，由于IR2130是負(fù)邏輯器件，故而PA5~PA7輸出時(shí)要邏輯取反。由于高端3路驅(qū)動(dòng)倍號(hào)經(jīng)與非門接IR2130所以PA2~PA4不用邏輯取反。本試驗(yàn)電路中使用150W/36V直流無刷電機(jī)（額定電流5~5.5A），VDC用36V鉛酸電池產(chǎn)生MS管用STP6NF6li6V、6A）采樣電阻取0.1！，限制電流15A.這樣過流采樣電壓為1.5V.另外，在IR2130的9、10、11腳上配置合適的電阻值使IR2130在電流達(dá)到17A時(shí)輸出fault倍號(hào)。

　　3無刷直流電機(jī)控制器的軟件設(shè)計(jì)程序流程圖如整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)大致可以分為以下幾個(gè)任勞上電初始化、換相、調(diào)速、顯示及判斷是否過流、是否剎車。

　　判斷是否過流要用到A/D，而調(diào)速也要用到A/D，所以只能采取查詢方式，在主程序的每次循環(huán)開始檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)過流，按照廠商要求不立即停機(jī)，而是看此中情況（1.5A
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