BLDC电机驱动设计详解：Brooks的视角与120°方波算法

本文档详细介绍了直流无刷电动机的驱动技术，特别是针对120度方波算法在集成电力电子模块（IPM）中的应用。直流无刷电动机（BLDC，Brushless Direct Current Motor）是一种利用霍尔传感器进行位置检测的电机，其工作原理是通过控制IGBT（绝缘栅双极晶体管）的开关来驱动电机，实现无接触的旋转。 1.3 节重点阐述了电机驱动策略。由于BLDC电机具有六个不同的位置状态（010、011、001、101、100和110），这些状态与IGBT的驱动信号密切相关。驱动策略选择上桥臂使用脉宽调制（PWM）信号，以便调整电机的电压，下桥臂则采用高低电平信号。通过改变上桥臂PWM的占空比，可以精确地控制电机的电压，进而调整电机的速度。 图1-2展示了位置信号与驱动信号之间的对应关系，比如当接收到010信号时，对应的驱动信号会使得V6连接到V1，实现电机的正转。这种控制方式确保了电机在不同位置下的高效运行，并且通过三相全控桥电路（V1-V6代表三相电源控制）的结构，实现了直流电的有效转换。 章节2讨论了硬件设计，包括使用SPMC75F2413A单片机作为主控制器，IPM模块的选择以及霍尔传感器用于实时位置检测。章节3引入了PID（比例-积分-微分）控制，这是一种常见的电机控制算法，用于稳定电机速度和位置。 软件部分详述了如何通过编程实现电机控制，包括软件架构、接口设计和子程序编写。章节5提供了实际的程序范例，展示了如何在实际操作中调用中断子流程来处理电机控制任务。 此外，文档还涉及了MCU的资源使用情况和实验测试，包括控制信号的分析、转速调节的验证、电流波形的测量以及系统响应的评估。整个文档旨在为读者提供一个全面的直流无刷电动机驱动设计指南，从理论到实践，确保了系统的可靠性和性能优化。 本资源深入解析了直流无刷电动机的驱动技术和控制原理，对于从事电机控制、嵌入式系统开发和电子工程的人员来说，是一份宝贵的参考资料。