当前位置：首页 > news >正文

BLDC双电机六步换相控制学习文档

news 2025/11/1 16:45:24

嵌入式crafter全网平台同名，喜欢视频版的可以移步dy、xhs、b站。

项目要求

实现电机的调速（速度环），电流限流（电流环）。

BLDC电机控制

硬件电路设计

EG3116D 是一款高性价比的大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动专用芯片，内部集成了逻辑信号输入处理电路、电平位移电路、脉冲滤波电路及输出驱动电路，专用于无刷电机控制器中的驱动电路。

EG3116D 高端的工作电压可达 600V，低端 Vcc 的电源电压范围宽 10V～20V，静态电流约 200uA。输入通道 HIN 和 LIN 内建了一个 200K 下拉电阻，在输入悬空时使上、下功率 MOS 管处于关闭状态,输出电流能力 IO+/- 2/2.5A，采用 SOP8 封装。

电机控制原理

电机的控制框图

正反转控制顺序

STM32Cubemx配置

TIM1和TIM8高级定时器配置一致。

PWM配置为10K

配置Clock Source为Internal Clock

BLDC开环控制

void BLDC_stepSwitch_duty(uint8_t motor_num, float pwm_duty)
{TIM_HandleTypeDef *htim = NULL;// 选择对应定时器if (motor_num == MOTOR_1)htim = &htim1;else if (motor_num == MOTOR_2)htim = &htim8;elsereturn;  // 参数错误uint8_t hall_state =  get_bldc_hall(motor_num);// 记录方向和绝对占空比uint8_t direction = 1;  // 1: 正向，0: 反向if (pwm_duty < 0){direction = 0;pwm_duty = -pwm_duty;  // 取绝对值}// 限幅占空比 0~1if (pwm_duty > 1.0f) pwm_duty = 1.0f;// 计算比较寄存器值uint32_t pulse = (uint32_t)(PWM_PERIOD * pwm_duty);__disable_irq();  // 屏蔽中断// 关闭所有通道，避免毛刺HAL_TIM_PWM_Stop(htim, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIM_PWM_Stop(htim, TIM_CHANNEL_2);HAL_TIM_PWM_Stop(htim, TIM_CHANNEL_3);HAL_TIMEx_PWMN_Stop(htim, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIMEx_PWMN_Stop(htim, TIM_CHANNEL_2);HAL_TIMEx_PWMN_Stop(htim, TIM_CHANNEL_3);// 换相逻辑switch (hall_state){case 1:  // B-Cif (direction){// B+ C-__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_2, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);}else{// B- C+__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_3, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);}break;case 5:  // B-Aif (direction){// B+ A-__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_2, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);}else{// B- A+__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);}break;case 4:  // C-Aif (direction){// C+ A-__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_3, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);}else{// C- A+__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);}break;case 6:  // C-Bif (direction){// C+ B-__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_3, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);}else{// C- B+__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_2, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);}break;case 2:  // A-Bif (direction){// A+ B-__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);}else{// A- B+__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_2, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_2);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);}break;case 3:  // A-Cif (direction){// A+ C-__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_1, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);}else{// A- C+__HAL_TIM_SET_COMPARE(htim, TIM_CHANNEL_3, pulse);HAL_TIM_PWM_Start(htim, TIM_CHANNEL_3);HAL_TIMEx_PWMN_Start(htim, TIM_CHANNEL_1);}break;default:// 异常状态，全悬空保护break;}__enable_irq();   // 恢复中断
}

三线霍尔传感器

三线霍尔传感器精度比较差，每120°才会有一次信号变化，低速运行抖动比较大，能做简单的速度环，但是无法做到平滑慢速控制。

每个霍尔信号是开关量（高电平or低电平）三个信号组合形成6种有效状态，对应转子一个电气周期（360°）。控制器根据霍尔信号变化每120°换向一次，让电机持续旋转。

根据原理图将三线霍尔传感器的GPIO配置为上拉输入模式。

代码设计

/*** @brief 读取三线霍尔传感器数值判断电机位置* @param  电机1：MOTOR_1 电机2：MOTOR_2* @retval 返回120°HALL值*/
uint8_t get_bldc_hall(uint8_t hall_num)
{uint8_t ret = 0;if(hall_num == MOTOR_1){ret |= HAL_GPIO_ReadPin(HALL_A_1_GPIO_Port, HALL_A_1_Pin) << 2;ret |= HAL_GPIO_ReadPin(HALL_B_1_GPIO_Port, HALL_B_1_Pin) << 1;ret |= HAL_GPIO_ReadPin(HALL_C_1_GPIO_Port, HALL_C_1_Pin);}else if(hall_num == MOTOR_2){ret |= HAL_GPIO_ReadPin(HALL_A_2_GPIO_Port, HALL_A_2_Pin) << 2;ret |= HAL_GPIO_ReadPin(HALL_B_2_GPIO_Port, HALL_B_2_Pin) << 1;ret |= HAL_GPIO_ReadPin(HALL_C_2_GPIO_Port, HALL_C_2_Pin);}return ret;
}