基于空间矢量算法的无感BLDC驱动器正式立项！
之前一直在搞基于六步换相的BLDC驱动，搞了大概有几个月了吧，前不久第三版的算法写完之后发现小小的mega8装不下，恰好硬件也有些小问题需要修改，于是准备设计第三版的硬件。做的过程中偶尔也看到有人探讨基于空间矢量算法的BLDC，论坛上甚至有大神已经做出来了，我也有些按捺不住了，恰逢基于六步换相的BLDC搞的有些乏味了，这次打算连空间矢量的BLDC一起做出来。
空间矢量(也有人称为磁场定向)算法看了大概有一个星期了，参考的主要是ST、Microchip、TI的文档以及一些论文，目前整个控制方法已经基本了解，难点在于位置估算算法，难就难在涉及的理论较多，而拨开层层理论神秘的面纱后，发现本质上就是几条公式而已，大概很多人都被挡在理论大门的面前了吧。
最终目的是能够驱动四轴上面的BLDC电机，除此之外，准备加入我最新开发的“高精度电感法”启动技术，该技术能够在0转速以及低转速下准确获取转子位置，该技术在我之前发的帖子上面可见雏形，但经过深度改进后，可以适用于任何电机，不需要具有很高的凸极率！
不知这次多久能做出来，暂且定在年前吧，搞出来后也许会免费发些PCB给论坛的网友玩玩，毕竟在论坛上面学到了不少，回馈一下大家也是应该的。
有什么建议，欢迎大家拍砖，哈哈！ 顶一个，预定个PCB 用什么CPU，搬个凳子围观 john78 发表于 2015-10-31 17:53
用什么CPU，搬个凳子围观
STM32！ 能随着进度讲讲原理就好了 ”参考的主要是ST、Microchip、TI的文档以及一些论文“
能否将这些参考文献发出来学习下。 立项，规格好高啊！
顶楼主，楼主好人 前排预订，鼓掌欢迎 大牛{:lol:}，先预定一块 前排预订。 .. 如果用STM32，直接买块那个35美金板子吧， 不错，以前也是玩BLDC，现在也正在学习FOC相关的， 到时还向您请教呢 顶，到时候看看视频效果。 楼主的头像是你自己设计的吗？ 前排预定PCB啊~ jamesdeep 发表于 2015-10-31 19:46
STM32！
小弟也在研究，想着预定一套，多谢多谢！ 楼主有好消息分享分享 事实证明，仅靠网络资源是不够的，原理部分，还是需要书籍来系统的学习，关于理论部分，推荐以下三本书：
《自控原理》第八章提供现代控制理论的基本思想，《现代电机控制技术》讲述了PMSM电机的建模以及矢量控制，这本强烈推荐，《非线性控制》描述滑模变结构控制的思想，这本书其实一般般，不过比大部分网络资源还是系统多了！ 预定个PCB, 希望能通过邮件交流一下，我的邮箱dianzidianzixin@qq.com 先预定套pcb 一入电机深似海，希望楼主坚持下去 前排预定一块 希望楼主讲解下过程及需要的知识难点 那么输出是正弦波的了？ 楼主看到预订时一定要头脑冷静，我是过来人。哈哈。。。 huangqi412 发表于 2015-10-31 21:04
如果用STM32，直接买块那个35美金板子吧，
35美金与其花在买别人的，还不如自己开板、焊元件、写算法来得实在，这样钱也花了，东西也学到了，板子也有了！ roseason 发表于 2015-10-31 21:19
楼主的头像是你自己设计的吗？
头像来源于网络，是一个飞行器概念设计比赛的获奖作品！ mandylion2008 发表于 2015-11-1 14:23
楼主看到预订时一定要头脑冷静，我是过来人。哈哈。。。
一开始不会想这么多，先把东西搞出来再说！ mark一下，楼主好人 jamesdeep 发表于 2015-11-1 14:34
35美金与其花在买别人的，还不如自己开板、焊元件、写算法来得实在，这样钱也花了，东西也学到了，板子也 ...
只是说直接用ST的那个35美金板子写程序， 不用打板焊接了。花钱打板子焊接不是重要部分，写程序试验才是。 huangqi412 发表于 2015-11-1 17:47
只是说直接用ST的那个35美金板子写程序， 不用打板焊接了。花钱打板子焊接不是重要部分，写程序试验才 ...
如果硬件水平不足，或者只是想搞个毕设、业余DIY下，那买个开发板就是最好的选择。
现成的东西总是让人能够得到快速的满足，买个现成的开发板，再烧个开源的程序，一切看似那么简单。。。。。 mark一下 预定PCB，哈哈！ 支持楼主，坚持呀 “高精度电感法”启动技术能上个电流波形看看嘛？ 比较感兴趣，楼主加油 jamesdeep 发表于 2015-10-31 23:07
事实证明，仅靠网络资源是不够的，原理部分，还是需要书籍来系统的学习，关于理论部分，推荐以下三本书：
...
书籍是人类进步的阶梯不错 ，活到老 学到老 "一入电机深似海，"同意这句话。 支持楼主，后面根据进度，交流学习！ MARK一下，最近也在研究电机控制，希望跟楼主学习。 关于TI的instaSPIN FOC，launchpad的motoware使用方法，楼主有没有入门教程。 支持楼主，愿意付费预定 幽灵盾 发表于 2015-11-3 16:10
关于TI的instaSPIN FOC，launchpad的motoware使用方法，楼主有没有入门教程。
还没有深入了解过TI的instaSPIN 目前硬件芯片选型已经基本完成，正在绘制原理图。 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-7 21:37 编辑
最新进度：原理图已经基本绘制完成，仅剩下MCU引脚分配。
由于没有找到M3内核带硬件比较器且引脚少于等于48的STM32系列单片机，因此硬件分成了六步换相和空间矢量两个版本，使用不同的MCU，如果哪位朋友有推荐的型号请留言(STM32F3系列倒是有，不过太贵，也不好买，为了同时运行两种方法而刻意选择感觉有点浪费)。
硬件简要介绍：1、使用专用MOS驱动器提高开关速度(六步换相和空间矢量均打算使用48k以上的PWM频率)；2、全N拓扑，使用DFN封装的低内阻MOS；3、专用的高/低端电流放大器直接检测相电流(空间矢量版)。4、全部器件选用可选情况下的最小封装，尽量减小PCB面积；5、PWM输入接口预留用于调速；6、按键、LED、测试点、串口接口等调试模块预留。
目前这个版本是按照DEMO设计的，因此留有很多调试用接口，等软件成熟后再进行优化。
本帖最后由 mandylion2008 于 2015-11-7 21:34 编辑
jamesdeep 发表于 2015-11-7 21:25
最新进度：原理图已经基本绘制完成，仅剩下MCU引脚分配。
由于没有找到M3内核带硬件比较器且引脚少于等于4 ...
也许不用太刻意要求有比较器，用高速ADC做过零检测吧，德国KONTRONIK用STM32F103C6T6A可以跑到一对极15万转，这个速度足够用了。
我觉得用STM32F303就挺好的，18块一片，做出来了再换也行，又不是做产品，不过我的ST-LINK不知怎么回事不能显示变量的值，但寄存器都可以实时更新的，说不定我也会用STM32了。
准备学我卖开发板吗？哈 顶楼主，我之前做电动车控制器也研究过一段时间无刷电机矢量控制，当时主要参考ST的矢量库，研究起来确实挺困难，期待楼主能早点做出来 顶楼主，我之前做电动车控制器也研究过一段时间无刷电机矢量控制，当时主要参考ST的矢量库，研究起来确实挺困难，期待楼主能早点做出来 mandylion2008 发表于 2015-11-7 21:33
也许不用太刻意要求有比较器，用高速ADC做过零检测吧，德国KONTRONIK用STM32F103C6T6A可以跑到一对极15万 ...
目前水平还远不及大神的1/10，学都没学完，哪敢来卖？
所谓的高速ADC转换时间最低也要1us(至少F0和F1是这样)，PWM频率上去后还是有些压力的，当然低PWM频率完全没问题，但是又有高速时换相误差过大的问题(即使采用单周期多次检测)，还是硬件比较器好些。
目前采购主要在JLC，不想再在淘宝，上次在淘宝买的电容被坑惨了。F3目前JLC还没得买。
本帖最后由 mandylion2008 于 2015-11-7 22:07 编辑
jamesdeep 发表于 2015-11-7 21:44
目前水平还远不及大神的1/10，学都没学完，哪敢来卖？
所谓的高速ADC转换时间最低也要1us(至少F0和F1是 ...
开个玩笑！
不过我说STM32F103用ADC做过零检测是真的，这种事情兄弟说话是负责的，你尽管相信不会误导你的。我还可以拍照给你看我买的德国原装货（德国佬做东西不计成本，将采样电阻直接串在马达线上，这样采样就更好了）。
在STM32里面带比较器的好像就只有STM32F051，我以前用过，还放到优酷上了,用F051做无感FOC也是可以的，英飞凌的XMC1301才32MHz的速度，不过兄弟现在完全没有兴趣了，不然也会做个DEMO和你一起玩玩，可以零速跟踪转子位置的，静音的。
淘宝也分人品的，我一般用旺旺联系好后直接坐地铁到华强北去店里拿，如果靠谱，以后就一直在那买。
本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-7 22:13 编辑
mandylion2008 发表于 2015-11-7 22:01
开个玩笑！
不过我说STM32F103用ADC做过零检测是真的，这种事情兄弟说话是负责的，你尽管相信不会误导你 ...
mandy兄实践能力无人敢质疑。
我之前想过用ADC作过零检测，大概是强迫症的原因吧，一想到最高速性能受限就不想用，还有一部分原因与我的过零检测算法有关(可以准确检测过零事件的始末)。
XMC1301虽然是M0，但是内部有硬件除法器之类的东西吧，这个普通的M0内核比不了，除法运算是硬伤！
在深圳就是好，元器件采购方便！以后也许会到深圳去！ mandylion2008 发表于 2015-11-7 22:01
开个玩笑！
不过我说STM32F103用ADC做过零检测是真的，这种事情兄弟说话是负责的，你尽管相信不会误导你 ...
零速检测位置除了高频注入还有啥好方法介绍一下啊 {:lol:}{:lol:}{:lol:}{:lol:}关注 jamesdeep 发表于 2015-11-7 22:11
mandy兄实践能力无人敢质疑。
我之前想过用ADC作过零检测，大概是强迫症的原因吧，一想到最高速性能受限 ...
XMC1301是没有硬件除法器的，在XMC1302中才有。
顺便问一下，你们玩STM32用的是什么调试器，为什么我用DISCOVERY时不能观察变量呢？老是显示CANNOT EVALUATE。谢谢！ 梦幻之旅 发表于 2015-11-7 22:26
零速检测位置除了高频注入还有啥好方法介绍一下啊
所有零速检测都是基于电感的变化所表现出来的各种现象的利用。 持续关注中，楼主加油 顶楼主，预定套件 高精度电感法是什么原理？介绍一下 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-8 11:20 编辑
mandylion2008 发表于 2015-11-8 09:57
XMC1301是没有硬件除法器的，在XMC1302中才有。
顺便问一下，你们玩STM32用的是什么调试器，为什么我用DI ...
我其实好久没搞STM32了，2年了吧！之前用的山寨J-link V8，过一阵子可能买个新的。
你用的什么编译环境？ 不错呀，不知道什么时候出来 顶一个，加油！ jamesdeep 发表于 2015-11-8 11:18
我其实好久没搞STM32了，2年了吧！之前用的山寨J-link V8，过一阵子可能买个新的。
你用的什么编译环境 ...
KEIL5，KEIL4用XMC1300都没问题，就是STM32有问题。 mandylion2008 发表于 2015-11-8 11:51
KEIL5，KEIL4用XMC1300都没问题，就是STM32有问题。
我现在主要用IAR，keil已经太久没用 jamesdeep 发表于 2015-11-8 12:08
我现在主要用IAR，keil已经太久没用
如果我用IAR,如何得到？可以介绍一下，以前也尝试过，但破解机没法用，所以一直用KEIL了。 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-8 13:26 编辑
mandylion2008 发表于 2015-11-8 12:38
如果我用IAR,如何得到？可以介绍一下，以前也尝试过，但破解机没法用，所以一直用KEIL了。 ...
论坛里就有人发过，自带破解，你可以搜索IAR FOR ARM，大把的资源，目前比较新的是7.2、7.3版本
mandylion2008 发表于 2015-11-8 12:38
如果我用IAR,如何得到？可以介绍一下，以前也尝试过，但破解机没法用，所以一直用KEIL了。 ...
论坛就有IAR FOR ARM的和谐神器..
http://www.amobbs.com/thread-5570435-3-1.html
在221楼 v1.4版 mandylion2008 发表于 2015-11-8 09:58
所有零速检测都是基于电感的变化所表现出来的各种现象的利用。
那这个方法可以用在表贴SPMSM马达吗？ mark, 持续关注 梦幻之旅 发表于 2015-11-9 11:36
那这个方法可以用在表贴SPMSM马达吗？
当然啦！不足字数！ foxpro2005 发表于 2015-11-8 17:05
论坛就有IAR FOR ARM的和谐神器..
http://www.amobbs.com/thread-5570435-3-1.html
在221楼 v1.4版 ...
感谢！顺便问一下，IAR有那么好吗？如果用STM32F0 的 DISCOVERY板是不是一样可以调试。 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-9 22:19 编辑
所有元器件封装均已确定，正在查找是否有遗漏或者疏忽的地方。预计明天可以开始绘制PCB。
目前对于空间矢量版有一点小担心：电流采样采取了和目前市面上绝大多数驱动器都不一样的方案：采样电阻直接与相绕组串联，不知道实际使用效果如何，除此之外电流放大器带宽不知道实际使用够不够，没有做仔细的计算，因为选型几乎没有余地。既然是研发测试，还是先放胆试一试吧。 顶楼主，期待结果 附图是国外的高频电流波形。 kickfox 发表于 2015-11-10 12:48
附图是国外的高频电流波形。
俺跟他这个电流比较类似了，不错～～ tang0571 发表于 2015-11-10 13:51
俺跟他这个电流比较类似了，不错～～
上图比较，别光说不练； kickfox 发表于 2015-11-10 14:11
上图比较，别光说不练；
没啥好比较的，没啥意义的事情，哈哈哈，看疗效请看视频即可！{:lol:} kickfox 发表于 2015-11-10 14:11
上图比较，别光说不练；
能发个启动前面打脉冲那段展开的清晰图吗？谢谢 我们现在只做到注入高频，往下滤波的效果不好。不知可否有大侠可以赐教。附图是国外做的波形 kickfox 发表于 2015-11-12 11:55
我们现在只做到注入高频，往下滤波的效果不好。不知可否有大侠可以赐教。附图是国外做的波形 ...
我认为光看波形看不出什么名堂，关键是参透原理，这东西一旦参透是很简单的 做测试，要点样品就行了
F303要那种封装的？ 我帮你问问看 MARK一下，最近也在研究这方面的。 rifjft 发表于 2015-11-12 12:58
做测试，要点样品就行了
F303要那种封装的？ 我帮你问问看
暂时不用了，谢谢！型号已经选定了，六步换相F051，空间矢量F103。 jamesdeep 发表于 2015-11-7 21:25
最新进度：原理图已经基本绘制完成，仅剩下MCU引脚分配。
由于没有找到M3内核带硬件比较器且引脚少于等于4 ...
相绕组检测电流？高压运放貌似很贵啊。。。 kickfox 发表于 2015-11-12 11:55
我们现在只做到注入高频，往下滤波的效果不好。不知可否有大侠可以赐教。附图是国外做的波形 ...
谢谢，明白了 希望楼主在制作的过程中能分享经验，为我们传道解惑 顶楼主，分享电机控制经验。。。 原理图几经修改，今天终于定下来，开始画PCB了。
关于电流检测，我还是维持我原来的做法。
据我了解，目前还有一些朋友也同时在做，到时做出来的一起比一比性能。 原理图几经修改，今天终于定下来，开始画PCB了。
关于电流检测，我还是维持我原来的做法。
据我了解，目前还有一些朋友也同时在做，到时做出来的一起比一比性能。 原理图几经修改，今天终于定下来，开始画PCB了。
关于电流检测，我还是维持我原来的做法。
据我了解，目前还有一些朋友也同时在做，到时做出来的一起比一比性能。 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-14 22:58 编辑
这几天杂事太多，影响进度，目前六步换相版PCB布局布线大致完成，明天进行微调！
这版搞完后，空间矢量版的速度应该就会快很多。
不知道密集恐惧症患者看后有何感想！ jamesdeep 发表于 2015-11-14 01:26
这几天杂事太多，影响进度，目前六步换相版PCB布局布线大致完成，明天进行微调！
这版搞完后，空间矢量版 ...
原理图 能上传成pdf吗 本帖最后由 mandylion2008 于 2015-11-16 16:50 编辑
jamesdeep 发表于 2015-11-14 01:26
这几天杂事太多，影响进度，目前六步换相版PCB布局布线大致完成，明天进行微调！
这版搞完后，空间矢量版 ...
打板了吗？功率管在哪里？是一块板吗？感觉有点问题。 mandylion2008 发表于 2015-11-16 16:42
打板了吗？功率管在哪里？是一块板吗？感觉有点问题。
双面板，MOS在背面！还在修改，有什么问题呢？ 买了ST的电机套件，打算直接用现成的FOC库，只求速度可以用，效果好，不求原理。 本帖最后由 mandylion2008 于 2015-11-16 17:26 编辑
jamesdeep 发表于 2015-11-16 17:14
双面板，MOS在背面！还在修改，有什么问题呢？
1.功率部分要和电解电容放到一起靠近电源端子。
2.驱动器HIN,LIN最好接个10K下拉电阻。
3.电流环路要尽可能小，你的电流环路太大了。
4.注意单点接地！ 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-16 20:41 编辑
mandylion2008 发表于 2015-11-16 17:25
1.功率部分要和电解电容放到一起靠近电源端子。
2.驱动器HIN,LIN最好接个10K下拉电阻。
3.电流环路要尽可 ...
谢谢king of 电调的建议！
2、4是满足的，1、3你说的很对，可能太过追求视觉上的对称性而忽略掉这两点了！我再修改下
1的本质是缩短高di/dt走线的长度，目的是减少开关振铃效应！
3的本质是减少电感辐射效应，大电流环路+高频振荡=强辐射源！
PCB稍作修改，面积更小，性能更好！
jamesdeep 发表于 2015-11-14 01:26
这几天杂事太多，影响进度，目前六步换相版PCB布局布线大致完成，明天进行微调！
这版搞完后，空间矢量版 ...
3D封装不错，特别是测试点，哈哈。 jamesdeep 发表于 2015-11-16 18:19
谢谢king of 电调的建议！
2、4是满足的，1、3你说的很对，可能太过追求视觉上的对称性而忽略掉这两点了 ...
建议参考ESC32和TI FOC电路板的布线，多看多总结，这种东西全靠多揣摩高手的LAYOUT，用心领会！ 我来免费提供打样，不为别的。为楼主的奉献精神。 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-11-16 20:36 编辑
嘉立创现在便宜得很，几十块钱的事情！不过还是谢谢LS的热心
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