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ST72262G1单片机在电动自行车无刷直流电机控制中

ST72262G1单片机在电动自行车无刷直流电机控制中

作者:www.hcdianji.com    来源:www.hcdianji.com    发布时间:2018-11-08 11:09    浏览量:

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  )具有调速性能(xìng néng)好、易于控制、无换相火花和励磁损耗、寿命长等诸多优点,故其应用(application)范围遍及各个领域。新型的ST72262G1微控制器不仅具有很强的实时运算能力,并且集成PWM模块只需加少量外围器件就能设计出有效的速度、电流环从而实现电机的精确调速。),是ST72215的升级换代产品。它内置LVD检测(jiǎn cè),可省略上电复位电路属有4k的ROM和256字节的RAM,CPU频率可达8MHZ.片上外设方面它具有实时时钟、A/
  D、SPI模块等。其中包括2个16位定时器(The timer)各自可成为独立的PWM输出通道。同时ST72262G1还具有强大的软件功能,它的RAM中有128字节作为堆栈,摆脱了ST6系列子程序调用最多6层的限制。还有63条基本指令,17种寻址模式,特别的,它还具有8bit无符号乘法指令这在微控制器中很难得。
  2无刷直流马达控制器的硬件设计21电动机工作(job)原理(Maxim)无刷直流电机用永磁体制成转子,用定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)绕组换相来代替电刷换相用霍尔元件传感转子位置(position )信息。内置电机的3个霍尔元件会实时的输出确定的3个电平信号来表征转子位置信息,MCUST72262G1雁据这3个电平信号,查表得出将要切换的相位,改变相应的输出状态。
  如,以逆时针旋转(rotate)为例。假设转子(rotor)此时的位置使查表所得的换相状态正好是中箭头1所指的方向,那幺只需使MOS管T1和T6导通其他关闭即可。然后随着位置信号的每一次变化,MOS管T1~T6安装(ān zhuāng)左边的时序换相就能使定子绕组按照右边的箭头方向,按序号从1~6的产生出旋转磁场。马达也就进入了同步状态,转子将按照中箭头1~6的顺序旋转起来。
  2.2硬件实现圄2系统(system)硬件框圄先来看一下系统框,如,整个控制系统由3部分组成ST72262G1、IR21
  30、6个MOS管组成的开关矩阵。YE2三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。ST72262G1通过从电机返回的3路霍尔信号判断出下一步的输出状态进而由IR2130驱动MOS管换相,同时将相关信息通过SPI口输出到LCD显示。由于该款控制(control)器是用于电动自行车上用36伏蓄电池供电,故而对欠压和过流保护等提出了要求,即欠压保护:1±1V;艮流保护:17A±0.5A过载保护:15A(连续(Continuity)工作(job)3分钟XIR2130是一块10V~20V供电的门驱动芯坩本试验用15V),通过内部的自举功能可以驱动三相全桥的六个MOS管。它本身还具有一个比较器,配上合适的电阻可以作为过流检测(jiǎn cè)器使用。一旦过流,高端和低端一共六路输出全部为0并且从fault管脚输出一个低电平给ST72262G1的16脚告警(如)接LCD显示B1为PWM输出口尸B7作为刹车倍号输入,P巳3、PB2、PB0分别作为电机3相霍尔倍号的输入端。PC口都具有A/D功能,故用PC5作为速度倍号采样尸C0做过流检测。PC1只用作普通输入口接上文说到的从IR2130传来的故障(fault)倍号。PA2~PA7做6路换相倍号接IR2130驱动MOS管其中PA2~PA4作为高端的3路MOS管开关倍号必须先与PWM输出做“与”,然后经反相再接旧213-.做“与”是因为ST72262G1没有那么多PWM输出口,而用通用输出口和PWM做与“就能实现3个PWM输出口的功能。而对与低端的三个MOS管不必加以PWM倍号只需在如中的导通周期内使相应MOS管保持导通,反之保持关闭即可。同时,由于IR2130是负逻辑器件,故而PA5~PA7输出时要逻辑取反。由于高端3路驱动倍号经与非门接IR2130所以PA2~PA4不用逻辑取反。本试验电路中使用150W/36V直流无刷电机(额定电流5~5.5A),VDC用36V铅酸(Acerbity)电池产生MS管用STP6NF6li6
  V、6A)采样电阻取0.1!限制电流15A.这样过流采样电压为1.5V.另外,在IR2130的9、10、11脚上配置合适的电阻值使IR2130在电流达到17A时输出fault倍号。
  3无刷直流电机控制(control)器的软件设计(Design)程序流程如整个软件的设计大致可以分为以下几个任劳上电初始化、换相、调速、显示及判断是否过流、是否刹车。YE3三相异步电动机与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用。
  判断是否过流要用到A/D,而调速也要用到A/D,所以只能采取查询方式,在主程序的每次循环开始检测,一旦发现过流,按照厂商要求不立即停机,而是看此中情况(Condition)(1.5A  实际应用过程中,由于在各个子程序中换相子程序的实时性要求非常高,特别是马达在高速运转(revolve)时。同时换相子程序又非常短小,故可以在显示和调速子程序中适当插入换相子程序以提高电机旋转的平稳性。换相子程序如下:ST001(接下页)这个子程序作用就是读取PB口数据(data)寄存器,判断PB3、PB2、PB0的输入状态,然后调用相关状态的设置子程序。由于-共有8中输入可能所以子程序从ST000~ST111共8个,但是霍尔倍号
  A、
  B、c三相全为0和全为1是异常情况所以这两个子程序中应做异常处理。YE2三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。
  4结束语经过试验证(Experimental)明,用ST72262G1控制的150W的无刷直流电机,在10~400rpm速度范围(fàn wéi)内运行(Windows)平稳。经某电动自行车公司试用后效果不错,并成功地装配在其电动自行车上交付用户使用(use)。

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