TCOOP无刷电机驱动FOC驱动板

 

无刷电机驱动FOC驱动板

 

一、产品简介

 

无刷电机驱动，FOC驱动板

 

 

二、应用场景

 

 

主要用于无刷电机FOC控制学习，也可以用于风扇、风机，DIY车模、船模等。

 

 

三、产品概述  

 

驱动板需要外接MCU才能正常工作，此项目使用的是CW32F030C8单片机。

主要电路：36V转12V转5V转3.3V，三相半桥驱动，反电动势采集，霍尔信号采集，三相电流采集，母线电压采集接口。信号采集接口均有阻容滤波。

36V转12V转5V均使用2596芯片，5V转3.3V使用1117芯片。

运放电路设计的放大倍数为5倍，如果电机最大电流5A以内的电机建议用0.05Ω，2W的采样电阻，电机最大电流5~10A的电机建议用0.02Ω，3W的采样电阻。

MOS管半桥驱动采用EG2131芯片，自带硬件互补功能（反相输入）。如果换其他半桥驱动芯片要注意芯片的控制逻辑。

信号线的接口为2.54mm，可以焊接端子也可以焊接排针。电源输入和电机三相接口为7.62mm，还有5.08mm的3.3V，5V，12V，GND接线端子，3.3V可以给单片机供电。

 

 

 

 四、产品参数以及算法

 

驱动板尺寸：100*70mm

 

PCB设计：4层板，元器件单面布局

 

输入电压：12~36V

 

输出电压：3.3V、5V、12V

 

理论上持续电流：15A（建议10A以内使用）

 

峰值电流：25A（30度温升）

其中用到以下算法：

 

1. 估算转子位置和速度：通过测量电机的相电流和反电动势，可以估算出电机转子的位置和速度。

2. 空间矢量调制（Space Vector Modulation，SVM）：将电机的三相电流转换为两个正交轴上的电流，即d轴电流和q轴电流。这一步骤可以通过三相电流的变换和逆变换来实现。

 

3. 电流控制：通过控制d轴电流和q轴电流的大小和相位来实现对电机电流的精确控制。常用的控制算法包括PI控制器和模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）等。

 

4. 转矩控制：通过控制q轴电流的大小来实现对电机转矩的控制。通常采用PI控制器来实现转矩控制。

 

以上是FOC算法的基本步骤，具体的实现方式和参数调节可能会有所不同，取决于具体的无刷电机驱动板和应用需求。

 

五、使用说明

 

1、控制接口：

 

HIN1、LIN1、HIN2、LIN2、HIN3、LIN3分别为EG2131的逻辑输入控制接口，最终控制6个mos管的导通

IUO、IVO、IWO分别为电机UVW三相电流采集放大输出接口，运算放大器的放大倍数为5倍，偏置电压为1.65V左右（实际值为电机未启动前的电压）

EU、EV、EW为电机反电动势采集输出接口，分压倍数为21倍

VBUS：母线电压采集接口，分压倍数为41倍，采集的电压也就是电源电压除以41

 

2、霍尔接口：

 

5V：电机霍尔电源正

HU：电机霍尔U相

HV：电机霍尔V相

HW：电机霍尔W相

GND：电机霍尔GND负

 

3、电机接口：

 

U：电机U相

V：电机V相

W：电机W相

 

4、电源输出接口：

 

3.3V、5V、12V：分别为1117芯片和2596芯片的输出电压

GND：板子的地，整个板子只有一个地，也就是电源的负极

如果板子供电是正常的话pwr处的指示灯会亮。

 

 六、备注 

本项目由于元器件比较密集，焊接的话是用的LED灯珠拆焊加热片，加上锡膏，锡膏是用小袋子剪个小孔，然后把锡膏挤到焊盘上，然后放元器件，再放到加热片上焊接。

 七、测试图片 

SVPWM控制下的相电压和端电压的反电动势波形，正弦波和马鞍波。

 

 

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