BLDC驱动的最佳效果之CPU计算能力推算

thomasdu · 发表于 2008-7-19 13:14:28

下面推算有误，数据相差60倍，也就是1秒钟和1分钟的关系 —— by 楼主补充于发贴后
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很想做BLDC驱动，动手之前，在CPU选择上晃点，做个简单的BLDC驱动的CPU计算能力推算

CPU任务：
1、产生PWM波形
2、检测反电动势
3、执行换相操作

按照1万转的电机，要精确的监测出每一相的过零点，需要的AD变换速度大概是：1/(10000*3*100) = 0.3us，如果只检测一相的过零点，其他2相根据监测值进行推算，则AD需要的速度为1us

假设换相的最佳角度<3度，则时间 < (1/10000)*(3/360) = 0.8us

执行一次换相，假设使用RISC CPU，最高中断级别执行，每次需要执行50条指令，则，0.8us/50 = 60 MIPS

研究了一下STM32的资料，结论大概就是，基本上也就在1W转这个档次的电机可控，1W转已经比较吃力了，还要保证程序写的好，执行效率很高，到了2万转估计CPU就只有蒙了哈，结果就是烧电机或驱动管

需要达成的目标是飞行电流最小，滞空时间更长，就需要精确控制，1万转以下，可以使用STM32，1万转以上的电机，要重新考虑方案。

附上ST公司的AN2030文档中的一个反电动势波形图，原文件名：
BACK EMF DETECTION
DURING PWM ON TIME BY ST7MC

反电动势波形 (原文件名:Figure5.JPG)

文档在此ourdev_352272.pdf(文件大小:362K) (原文件名:BACK EMF DETECTION.pdf)

thomasdu · 发表于 2008-7-19 15:08:44

文档里面有些东西没有明白，见第8页，

Figure 8 shows the comparison of back EMF detection during off time vs on time.
看不明白On time和Off time代表什么。

如图：

Figure8 (原文件名:Figure8.JPG)

Grant · 发表于 2008-7-19 18:54:19

研究了一下STM32的资料，结论大概就是，基本上也就在1W转这个档次的电机可控，1W转已经比较吃力了，还要保证程序写的好，执行效率很高，到了2万转估计CPU就只有蒙了哈，结果就是烧电机或驱动管

妄断，很多东西你都没有考虑。极对数呢？我直接用ST7MC-KIT BLDC上的那个2对极的风机就上到过1.1W转，波形没什么问题啊。只是因为风扇实在太吵了，就没有往上加。

既然你提到St7MC，那我也给你一张图看看，内部培训资料，不便全文公开。STM32就不解释了，理论上这会比ST7MC更好，要不32bit也就没这个价值了。我下订单购买的STM3210B-MCKIT也才刚拿到手，因电流探头被客户借出去了，要拿回来测试了才有发言权。

(原文件名:1.jpg)

wxyujz · 发表于 2008-7-19 18:59:23

过零检测用AD是不是太浪费了?

Grant · 发表于 2008-7-19 19:23:36

楼上的看来应该没有做过BLDC，不了解BEMF的电平特征。

wxyujz · 发表于 2008-7-19 19:40:21

呵呵,我就是做BLDC开发的,我认为BEMF用比较器检比用AD检节省资源,用AD只能傻等零点出现,而用比较器则可以进中断处理.

thomasdu · 发表于 2008-7-19 19:43:13

把Grant大侠勾引出洞了，哈哈，失敬失敬！

我的计算有误，把每分钟的转数搞到了每秒钟，不好意思。

Grant帮我看看1楼的问题嘛，本人菜鸟一个，很还在学习中，恨不得当初专业学的电机拖动，请多指教！

kingofkings · 发表于 2008-7-19 19:43:33

哈，好文~

thomasdu · 发表于 2008-7-19 20:22:32

KOK也来了，贵客哟！

Grant · 发表于 2008-7-19 23:22:55

OK，那就先回答5楼的问题吧。

ST7MC过零点的取样本就是用内部比较器的，只是稍有不同。如以内部参考电平为基准，可以设定几个预设的比较阀值电平。换句话说，所谓的过零并不表示需要判决的过零点就一定是电平是0V。

讲过零点取样当然要搬出ST7MC中的MTC模块了，先来张MTC模块示意图：

(原文件名:MTC.jpg)

可以注意模块上边BEMF部分的结构。

下面的内容讲的就是这个阀值电平的设定：

(原文件名:1.jpg)

很简单，我就不翻译了。

armok · 发表于 2008-7-20 05:12:39

这个讨论比较深入。COOL !

mahui625 · 发表于 2008-7-20 11:43:37

要专门钻研这个的比较专业。

thomasdu · 发表于 2008-7-20 14:52:49

感谢阿莫，我只是拿个瓦片，引来了美玉哈，这个裤子是给Grant穿上来的，还望Grant不吝赐教。

Figure 8 shows the comparison of back EMF detection during off time vs on time.

依然不明白，上面这句话的Off time 和 On time表示什么意思。

thomasdu · 发表于 2008-7-20 15:42:20

再请教一个问题：在不同的转速下，线圈有不同的电感，电感量大小对调制PMW波会在效率上会有很大关系，我们可不可以在某个时间段，发送一串（个）特定的典型脉冲，然后检测线圈对这个脉冲的响应，从而确定线圈的电感大小，再根据这个作为输入参数对PWM波形进行调整，从而使电机的效率达到最佳。

这个文档里面的波形图，是宝贵的技术资料，以一般中小型公司的规模，做这个工作还是有些困难的哈，值得研究

thomasdu · 发表于 2008-7-21 09:40:30

【12楼】 thomasdu
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感谢阿莫，我只是拿个瓦片，引来了美玉哈，这个裤子是给Grant穿上来的，还望Grant不吝赐教。

Figure 8 shows the comparison of back EMF detection during off time vs on time.

依然不明白，上面这句话的Off time 和 On time表示什么意思。
　
2008-07-20,14:52:49 资料  邮件          编辑  删除

【13楼】 thomasdu
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再请教一个问题：在不同的转速下，线圈有不同的电感，电感量大小对调制PMW波会在效率上会有很大关系，我们可不可以在某个时间段，发送一串（个）特定的典型脉冲，然后检测线圈对这个脉冲的响应，从而确定线圈的电感大小，再根据这个作为输入参数对PWM波形进行调整，从而使电机的效率达到最佳。

这个文档里面的波形图，是宝贵的技术资料，以一般中小型公司的规模，做这个工作还是有些困难的哈，值得研究

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不是我想水，人肉置个顶，希望有人答疑指点

Grant · 发表于 2008-7-21 10:46:31

12楼的答案在ST7MC 数据手册MTC章节，我现在在外地出差，忙里偷闲上上网，下周回去答复你。

13楼，我不知道该如何与你解释。线圈的电感肯定是有影响的，这也是为何我们讲驱动配合马达，不讲马达配合驱动。正常情况下不会说要去测试每种转速下的电感然后再调试驱动参数，通常是在每一种需要变换转速的点上测试驱动参数，由于驱动本身的算法是有PI调节的，可以适应。

ST7MC的关键在MTC模块，我很想用ST7MC来试试推动遥控模型上的马达，只是苦于没有可以适应这类马达电流的功率管。

thomasdu · 发表于 2008-7-21 11:57:48

我买了30片SI4378DY，不晓得合用不？要是你觉得合用，可以送你几片呢

由于驱动本身的算法是有PI调节的，可以适应。—— 大概意思是驱动本身就有设计这种补偿，可以适应不同的电机吗？我是这么想的哈。

13590955160 · 发表于 2009-12-6 16:53:09

学习了

xrhpcb · 发表于 2009-12-6 17:28:08

mark

rei1984 · 发表于 2009-12-6 21:35:19

mark

h2feo4 · 发表于 2009-12-6 21:36:30

按个爪印

aduc812 · 发表于 2009-12-7 09:23:35

学习

feng200808 · 发表于 2010-3-15 18:44:58

记号，学习一下

www1519 · 发表于 2011-8-19 21:40:38

mark

snglnc · 发表于 2011-8-21 17:16:52

好贴学习了

largeboss · 发表于 2011-8-21 21:02:34

mark

imjacob · 发表于 2011-8-21 22:14:54

mark

dongyedtx · 发表于 2011-9-3 22:35:37

BLDC的闭环控制有点难

BLDC驱动的最佳效果之CPU计算能力推算

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