[發(fā)明專利]基于片上系統(tǒng)的帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機(jī)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310733256.9
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN103684128B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝鑫;周毅;孫進(jìn)軍;宋超;奚谷楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞潤(rùn)風(fēng)電子科技有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/08
• 分類號(hào): H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 林弘毅;聶漢欽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機(jī)的控制方法，尤其適用于在SOC芯片設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機(jī)的控制方法。

背景技術(shù)

無刷直流電機(jī)用電子換相取代了直流電機(jī)的機(jī)械換相，保留了直流電機(jī)的優(yōu)良特性的同時(shí)也克服了直流電機(jī)的一些缺點(diǎn)，無刷直流電機(jī)具有體積小、重量輕、出力大、效率高、可靠性高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用在汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等領(lǐng)域。

直流無刷電動(dòng)機(jī)的電機(jī)除了電機(jī)電樞、永磁勵(lì)磁兩部分外，為了實(shí)現(xiàn)電子換向的位置檢測(cè)，通常還帶有傳感器。霍爾位置傳感器是目前常用的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器件，鑒于控制器復(fù)雜度和成本的考慮，無刷直流電機(jī)通常為三相結(jié)構(gòu)，通過三個(gè)相隔120°角度均勻分布的霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和位置的控制。

目前市面上的可以進(jìn)行電機(jī)控制的SOC芯片大多采用單獨(dú)的PWM生成模塊來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的功能，這樣增加了芯片的面積，降低了芯片的使用效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于通過對(duì)SOC芯片定時(shí)器功能的復(fù)用，提供一種基于SOC的帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機(jī)的控制方法，提高設(shè)計(jì)模塊的使用率，進(jìn)而提高SOC芯片的性能，同時(shí)簡(jiǎn)化用戶使用SOC芯片控制電機(jī)的工作。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于SOC的帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機(jī)控制方法，其包括以下步驟：

1）組建控制系統(tǒng)：

所述控制系統(tǒng)由SOC芯片內(nèi)兩個(gè)支持霍爾事件采樣和支持可編程死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)PWM輸出功能的定時(shí)器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)，第一定時(shí)器作為接口來連接霍爾傳感器，第二定時(shí)器產(chǎn)生PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

所述第一定時(shí)器、第二定時(shí)器分別包括觸發(fā)器、預(yù)分頻器、自動(dòng)裝載寄存器、CNT計(jì)數(shù)器、霍爾傳感器接口，以及由三個(gè)輸入濾波和邊沿檢測(cè)器、三個(gè)捕獲/比較寄存器以及三個(gè)輸出控制模塊構(gòu)成的三個(gè)通道；其中，第一定時(shí)器的第二通道的輸出端連接到第二定時(shí)器的觸發(fā)器的輸入端；

所述觸發(fā)器與觸發(fā)輸入信號(hào)以及預(yù)分頻器相連，根據(jù)有效的觸發(fā)輸入信號(hào)產(chǎn)生觸發(fā)事件，復(fù)位或使能預(yù)分頻器；

所述預(yù)分頻器與時(shí)鐘信號(hào)、觸發(fā)器以及CNT計(jì)數(shù)器相連，將CNT計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘頻率按1到2³²之間的任意值分頻，是一個(gè)基于32位寄存器控制的32位計(jì)數(shù)器，所述預(yù)分頻器帶有緩沖器，能夠在工作時(shí)被改變；

所述自動(dòng)裝載寄存器與CNT計(jì)數(shù)器相連，具有預(yù)先裝載功能，所述自動(dòng)裝載寄存器的內(nèi)容允許立即或在每次的更新事件時(shí)傳送到影子寄存器，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到溢出條件時(shí)產(chǎn)生更新事件；

所述CNT計(jì)數(shù)器與預(yù)分頻器、自動(dòng)裝載寄存器以及三個(gè)通道的捕獲/比較寄存器相連，是一個(gè)32位的計(jì)數(shù)器，由所述預(yù)分頻器輸出分頻后的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)，可向上計(jì)數(shù)、向下計(jì)數(shù)或者向中間對(duì)齊計(jì)數(shù)；

所述霍爾傳感器接口包括一個(gè)異或門，所述異或門的輸出端連接到第一通道的輸入濾波和邊沿檢測(cè)器，所述異或門的三個(gè)輸入端為分別作為與霍爾傳感器的接口；

所述輸入濾波和邊沿檢測(cè)器與霍爾傳感器接口以及捕獲/比較寄存器相連，針對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波和有效邊沿檢測(cè)，濾波的帶寬可配置；

所述捕獲/比較寄存器與輸入濾波和邊沿檢測(cè)器以及輸出控制模塊相連，如果選擇預(yù)裝載特性，寫入的數(shù)值被立即傳輸至所述捕獲/比較寄存器中，否則只有當(dāng)更新事件發(fā)生時(shí)，預(yù)裝載值才傳輸至當(dāng)前捕獲/比較寄存器中，當(dāng)前捕獲/比較寄存器與所述CNT計(jì)數(shù)器的值比較，產(chǎn)生輸出信號(hào)；

所述輸出控制模塊與捕獲/比較寄存器相連，處理剎車事件和產(chǎn)生帶死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)PWM輸出；

2）控制流程：

所述第一定時(shí)器作為接口連接霍爾傳感器，霍爾傳感器的信號(hào)連接到第一定時(shí)器的三個(gè)輸入腳，三個(gè)輸入通過霍爾傳感器接口的異或門連接到第一輸入通道，第一定時(shí)器捕獲霍爾信號(hào)；當(dāng)三個(gè)輸入之一變化時(shí)，第一定時(shí)器的CNT計(jì)數(shù)器重新從0開始計(jì)數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)由霍爾輸入端的任何變化而觸發(fā)的時(shí)間基準(zhǔn)，第一定時(shí)器的第一通道的捕獲/比較寄存器配置為捕獲模式，捕獲值反映了捕獲/比較寄存器的兩輸入間的時(shí)間延遲，給出了電機(jī)的速度信息；

第一定時(shí)器在每次任一霍爾傳感器輸入上發(fā)生變化之后的一個(gè)指定的時(shí)刻，輸出一個(gè)脈沖，所述脈沖通過觸發(fā)一個(gè)COM事件改變第二定時(shí)器各個(gè)通道的屬性以及PWM的配置；

第二定時(shí)器產(chǎn)生PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一定時(shí)器的通道在一個(gè)指定的延時(shí)之后產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，所述正脈沖被送到第二定時(shí)器；第二定時(shí)器產(chǎn)生三相六路由寄存器配置可調(diào)周期和占空比的互補(bǔ)PWM信號(hào)；