README.md · 会飞的乌龟wg/三相直流无刷电机驱动设计

# 三相无刷直流电机驱动设计

![image](/4.Imgs/BLDC_Drive.png)

#### 介绍
**stm32直流电机控制**
* 采用STM32F103C6T6A作为主控
* 主控与驱动分离
* 采用三相逆变桥电路
* 前级采用栅极驱动MOS，自带闭锁
* 驱动板可适配有感，无感方案

#### 项目简介

&emsp;&emsp;在本项目中。采用主控与驱动分离的方式。其大致框图如下所示。

![image](/4.Imgs/大致框图.png)

&emsp;&emsp;一共分为三块板子，分别为BLDC_Core板（主控板）、BLDC_Drive板（驱动板）、KEY板（按键板）。每个板子之间用SH1.0的线束进行连接，目前已经验证有感方案HALL换相无问题。其满载电机空转整个系统800mA。

#### 六步法

&emsp;&emsp;实际上三相直流无刷电机可以理解为采用交流电来控制，而在驱动板当中的逆变桥就是来产生交流电的。在最常用的BLDC驱动中，比较常用且简单的就是采用六步换相来驱动电机。而这种方法可以称为6步法

&emsp;&emsp;六步法中的三相电机每次只有两组绕组有电流通过，产生磁场。为了让电机旋转，一般按照Q1Q2—Q2Q3—Q3Q4—Q4Q5—Q5Q6—Q6Q1的顺序依次导通功率开关管。下图是逆变器的结构。

![image](/4.Imgs/逆变桥.png)

#### HALL换相位法

&emsp;&emsp;在本设计当中，采用外部中断来获取HALL值，当电机旋转时，会触发HALL中断，在中断中读取HALL的值，根据实际的值来进行换相位，就能够驱动电机。下表是一版直流无刷电机的换相表。

![image](/4.Imgs/six_step.png)

&emsp;&emsp;根据我们的换相表，就能以此设计出六步换相的程序。以正转为例，我们便可以设计出如下程序。其中hall_state是获取到的霍尔的值。本设计中：上管调制，下管驱动。

```C
switch (hall_state)
        {
            case 1:
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_OFF;WL_ON;//下管
                break;
            case 2:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_ON;VL_OFF;WL_OFF;//下管
            break;
            case 3:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_OFF;WL_ON;//下管
            break;
            case 4:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_ON;WL_OFF;//下管
            break;
            case 5:
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_OFF;VL_ON;WL_OFF;//下管
            break;
            case 6:
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_3);//U+
                HAL_TIM_PWM_Stop(&htim1,TIM_CHANNEL_2);//V+
                HAL_TIM_PWM_Start(&htim1,TIM_CHANNEL_1);//W+
                UL_ON;VL_OFF;WL_OFF;//下管
            break;
            
            default:
                Motor_Stop();//电机停转
                break;
        }

```

#### 原理图

&emsp;&emsp;下方给出了本设计当中的原理图。

&emsp;&emsp;BLDC_Drive原理图

![image](/4.Imgs/SCH1.png)

&emsp;&emsp;BLDC_Core原理图

![image](/4.Imgs/SCH2.png)

#### PCB

&emsp;&emsp;下方给出了本设计当中的PCB。

&emsp;&emsp;BLDC_Drive的PCB

![image](/4.Imgs/PCB1.png)

&emsp;&emsp;BLDC_Core的PCB

![image](/4.Imgs/PCB2.png)

#### 渲染图

&emsp;&emsp;下方给出了本设计当中的渲染图。

&emsp;&emsp;BLDC_Drive的渲染图

![image](/4.Imgs/BLDC_Drive.png)

&emsp;&emsp;BLDC_Core的渲染图

![image](/4.Imgs/BLDC_Core.png)

#### 软件架构

&emsp;&emsp;在软件框架上主要采用了裸机开发，适用了分时调度，采用定时器2来产生1MS的时基标志位。通过这个标志位来完成调度，具体调度部分代码可参考User_Scheduler.c文件。在换相控制方面在HALL中断当中完成，电机驱动部分代码可参考hall.c和motor.c文件。

#### 参与贡献
* [爱学习的王大可](https://gitee.com/zhouqi98)负责了硬件设计，以及程序编写。
* [幺幺零1223](https://gitee.com/one-zero-1223)负责了原理图评审，与焊接调试。
* [lu yoann](https://gitee.com/lu-yoann)负责Core板和Drive板的焊接。

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