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【STM32电机矢量控制】记录14——霍尔传感器

2020-02-18 11:59

  由于 STM32F103xx 具有通用定时器(TIMx)功能,微控制器与三个霍尔传感器接口非常简单。事实上,当寄存器TIMx_CR2 的TI1S 位被设定时,在TIMx_CH1,TIMx_CH2 和TIMx_CH3引脚的三个信号进行异或运算,由此产生的信号输入到逻辑运行TIMx输入捕获中。这样,速度的测量转换成一个方波的周期测量,频率比真正的电频率高出三倍。唯一的例外的是转动方向无法从异或信号提取,必须直接与三个霍尔传感器输出反向。

  如图所示,将霍尔传感器输出与根据作为三位数二进制数的H3-H2- H1(H3是最重要的位)获得的状态数结合起来是可以的。

  因此,可以通过比较当前状态和前一个状态推断出转子转动方向,并且可以认为这是一个正方向,序列必定是图中的一种。由于霍尔传感器测得的转子位置是绝对的,蒙迪欧发电机不需要对转子预定位。然而,特别要注意是当传感器连接到微控制器输入时,需要进行预定位。

  虽然用定时器测量周期的原理很简单,但保持最佳的分辨率很重要,特别是对于信号,例如讨论中的,比值可以轻松达到1:1000。为了保持最佳的分辨率,在运行时要不断调节定时器的时钟分频器。其基本原理是,如果捕获的值太低了就加快定时器;定时器在连续两个捕获之间溢出时就放慢,如下图所示:

  在FOC 2.0 库文件中,角度0° 的位置规定为A相反电动势的最大处,定义在A 相产生的最大B-emf 和H1 的第一个上升沿之间的电角度延迟为 90°:

  每一次IC发生电角度都与依赖霍尔输出状态的角度同步,指明方向和PHASE_SHIFT(延迟角)。此外,使用FOC算法需要及时准确获得转子位置信息,包括异或信号两个连续下降沿(每120电角度度发生)。所以任何插入电角度信息非常重要。为此,每次执行FOC算法都将最新的脉冲单位测量的速度添加到当前的电角度软件变量中。

  每PWM数字(dpp):dpp格式表达的是速度在一个PWM周期内随电角度(s16格式)的变化。由于每次控制循环执行时(例如PWM更新中断服务程序期间)都可以累积速度信息来计算转子角度位置,这种格式单位就很方便。令2π=0xFFFF=65536(这样不需要考虑角度翻转),根据下式0.1Hz单位的频率可以很容易转化成dpp格式:

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关键词: 蒙迪欧发电机