无刷电机控制 - 基于STM32F405+CubeMX+HAL库+SimpleFOC02 ，完成三相半桥驱动程序BLDCDriver6PWM
导言
如上所示，本次实验使用中空三相无刷电机 + STM32F405的FOC电机控制板。
项目地址：
- Gitee (国内): https://gitee.com/wallace89/MCU_Develop/tree/main/simplefoc15_stm32f405_6_phrase_pwm
- GitHub: https://github.com/q164129345/MCU_Develop/tree/main/simplefoc15_stm32f405_6_phrase_pwm
一、电机开发板的三相逆变电路分析
如上图所示，simpleFOC的源码提供两种PWM驱动：
- 3PWM
- 6PWM
选择哪种驱动，取决于开发板的三相逆变电路的设计。
如上所示，从MCU端的TIM1发出6路PWM信号到EG2134，EG2134控制6个MOS组成三相逆变电路。最后，输出端口J14连接三相无刷电机的U、V、W。
FOC控制的三相逆变电路其实很简单！
二、simpleFOC源码移植
2.1、BLDCDriver6PWM
三、代码
3.1、BLDCDriver6PWM.cpp
3.2、BLDCDriver6PWM.h
3.3、main.cpp
四、测试
如上所示，当ARR设置16800/2时，相当于10KHz频率。
五、细节补充
5.1、三相PWM的频率一般设置多少？
典型推荐值：
| 应用场景 | 推荐PWM频率范围 |
|---|---|
| 工业电机中低速，高功率） | 8kHz ～ 20kHz |
| 消费电子（低噪音要求） | 20kHz ～ 40kHz |
| 精密伺服控制系统 | 20kHz ～ 60kHz |
| 小型无刷风扇、电动车轮毂 | 5kHz ～ 30kHz |
在**FOC（Field Oriented Control）控制三相无刷电机（BLDC 或 PMSM）**的应用中，PWM频率的选择非常关键，它会影响电机的控制精度、效率、发热情况以及电磁噪声等。通常，合适的PWM频率取决于以下几个因素：
-
电机驱动器的硬件能力
- MCU的PWM分辨率（时钟频率/定时器位数）是否足够支持高频率；
- MOSFET或IGBT的开关能力；
- 电流采样滤波器的响应速度。
-
电机参数
- 感抗（电感较大时，可使用较低频率）；
- 最大工作转速和极对数影响感应电压，进而影响调制。
-
电流环控制带宽（采样周期）
- 一般建议：PWM频率应为电流环采样频率的2倍或以上。
- 比如：若电流环控制频率为10kHz，PWM应为20kHz或更高。
-
EMI与电磁噪声
- 20kHz通常可以避开人耳听觉范围，减少噪声；
- 高频带来更多的开关损耗，需平衡噪声与效率。
总的来说，我个人偏向PWM频率设置20kHz。所以，本项目的STM32F405的TIM ARR寄存器将改为 16800/2/2 = 4200。后续，电流采样使用10kHz
