STM32 电机教程 12 - BLDC 闭环电流控制
前言
無刷直流 （Brushless Direct Current， BLDC）電機是一種正快速普及的電機類型，它可在家用電器、汽車、航空航天、消費品、醫療、工業自動化設備和儀器等行業中使用。正如名稱指出的那樣，BLDC 電機不用電刷來換向，而是使用電子換向。BLDC 電機和有刷直流電機以及感應電機相比，有許多優點。其中包括：
? 更好的轉速－轉矩特性
? 快速動態響應
? 高效率
? 使用壽命長
? 運轉無噪音
? 較高的轉速范圍此外，
由于輸出轉矩與電機體積之比更高，使之在需要著重考慮空間與重量因素的應用中，大有用武之地。
無刷電機
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上一節成功實現了BLDC電機開環速度控制，本節將用NUCLEO-F103RB和X-NUCLEO-IHM07M1 3SH快速實現BLDC的閉環電流控制！
本節所用電機為2836無刷電機,電機有兩組線（hall傳感器線和電機三相線）,工作電壓24V，最大轉速12000rpm：
示例詳解
本節用到ST官方推出的NUCLEO-F103RB和X-NUCLEO-IHM07M1 3SH 開發板。
NUCLEO-F103RB對應的大致原理接線圖：
X-NUCLEO-IHM07M1 3SH部分原理圖：
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準備操作
X-NUCLEO-IHM07M1 3SH是一款專門用于PMSM（永磁同步）或BLDC（直流無刷 ）的電機驅動板，其電機驅動板驅動芯片型號為L6230（詳細數據手冊可在st官網下載）,本節需用到IN1,IN2, IN3和OUT1,OUT2，OUT3， HALL傳感器信號接口H1,H2,H3以及單電阻電流采樣接口PC1。
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| 需要用到的信號 | 對應MCU引腳 |
| EN1 | PC10 |
| IN1 | PA8 |
| EN2 | PC11 |
| IN2 | PA9 |
| EN3 | PC12 |
| IN3 | PA10 |
| H1 | PA15 |
| H2 | PB3 |
| H3 | PB10 |
| 電流采樣接口 | PC1 |
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為了更加簡單地介紹清楚BLDC 6 步方波控制的具體實現，為了實現電機的速度控制，本節直接使用STM32的TIM1產生三路PWM波對應信號IN1、IN2、IN3，通過調節PWM波占空比實現電機的速度控制；將EN1、EN2、EN3配置成普通輸出IO口輸出模式，H1,H2,H3配置成TIM2的hall傳感器模式，并開啟T1的捕獲中斷，中斷觸發模式為雙邊觸發模式，在中斷服務程序中實理更加快帶的電機換相（6步換步）操作，PC1配置成AD采樣引腳，本節以電機在2個PWM周期內采多個64，以這64個點的平均值作為電機的平均電流，對配合PID控制器實現對其閉環控制操作。
在STM32CubeMX中，有專門的NUCLEO-F103RB工程模板，新建一個Cube工程，芯片型號為st32f103rb：
生成一個簡單的工程模板實現了RCC,SYS，USART2接口的配置，同時還實現了LD2（LED）引腳的配置。接下來手動配置各功能模塊，首先是TIM1,配置成三路PWM 模式1輸出，PWM載波頻率是20Khz = 72M/(2+1)/(1199+1),各通道初始PWM波是500：
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使能TIM1的UPDATA中斷，在中斷服務程序中完成電流PID運算及控制：
接下來是TIM2配置，開啟三路輸入捕獲功能，使能XOR功能，開啟定時器中斷：
上圖中所述想要直接利用TIM2的HALL傳感器功能，僅在CUBE中配置是不點問題的，原因如下，在配置輸入捕獲通道時，很多模式不可選：
而要直正實現STM32的定時器HALL傳感器接口功能，除了要開啟XOR功能外（在CUBE可直接勾選）：
還需要用到TI1F_ED(直接的雙邊沿檢測)信號，TRC信號..并最終產生CC1I中斷，完整的信號流圖如下圖：
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故還需要開啟中斷，并最終要在自動生成的TIM.C中進行適當修改（后面源碼上有介紹）：
配置ADC:
本例ADC采電機電流工作在單電阻采樣模式下，如上圖所示，電機電流與ADC采樣電流之間的關系式為（JP1,JP2不接）： V = 3*0.33*I，其中0.33為采樣電阻的阻值，I為電機電流，V為放大3倍后的電機。
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使能ADC的DMA功能：
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接著將PC10,PC11,PC12普通IO功能配置，GPIO_OUTPUT模式，默認輸出為低：
最后是中斷優先級配置：
生成工程：
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打開工程， 加入事先準備好的bldc.c，pid.c, visualscope.c 和bldc.h，pid.h, visualscope.h（.c在src文件夾中 .h在INC文件夾）文件：
同時在tim.c及stm32f1xx_it.c中加入如下代碼：
在dma.c中關閉dma中斷：
在adc.c中加入求平均電流代碼：
在adc.h中導出變量及函數名：
最后在main.c中加入如下代碼：
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設置工程下載后自動運行：
編譯代碼，調試代碼，通過修改PID的REF（紅色）電機電流的跟蹤情況（黃色），本例中對電機電流的計算方法較為簡單，直接把有值的數據加起來取平均，其實還可以加入一些濾波算法，使的電機電流波形更加平穩。
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下圖給出兩個示波器中觀察到的PC1引腳上的電壓波形圖：
電機轉動時
電機堵轉時
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OK,本期實驗完成！本節BLDC電流閉環控制內容到此結束，下一節將給大家介紹閉環速度控制。最后如果大家有什么疑問或是有想了解的其它內容，也歡迎大家留言！！最后喜歡這個公眾號的同學們記得加關注了，每天都會有技術干貨推出！！
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的STM32 电机教程 12 - BLDC 闭环电流控制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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