CN106559013A - 无刷直流电机控制系统电流采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机控制系统电流采样方法，包括：驱动PWM通道和定时PWM通道周期一致，占空比不同，使用同一时钟；驱动PWM通道用于驱动直流电机，驱动PWM通道在一个完整周期内先输出低占空比后输出高占空比；定时PWM通道用于驱动AD电流采样工作，定时PWM通道在一个完整周期内先输出高占空比后输出低占空比，定时PWM通道下降沿触发AD电流采样处理，定时PWM通道上升沿使能AD电流采样；驱动PWM通道和定时PWM通道的周期为T＝T1+TA，T1为定时PWM通道输出高占空比周期，TA为AD电流采样周期；DMA通道用于产生DMA中断，每完成预设采样次数后产生一次DMA中断，将AD电流采样数据读出。本发明能够获得准确的电流采样，能减低MCU系统运行负荷。

Description

无刷直流电机控制系统电流采样方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种无刷直流电机控制系统电流采样方法。

背景技术

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等

在无刷直流电机控制系统中，电流采样的准确和及时的重要性及其作用是举足轻重的，随着现代通信技术的飞速发展，许多先进控制技术与系统都要求精确和及时的电流采样值，否则系统的优越性能将得不到保证，先进性也无从发挥。现有的电流采样技术中存在以下几个问题：1)电流采样的时间点不准确；2)在小占空比的情况下电流采样不准确；3)电流反馈不及时；4)MCU系统负荷比较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电流采样时间准确的无刷直流电机控制系统电流采样方法。本发明能够获得准确的电流采样，能减低MCU系统运行负荷。

为解决上述技术问题，本发明提供的无刷直流电机控制系统电流采样方法，包括以下步骤：

配置驱动PWM(脉冲宽度调制)通道、定时PWM通道和DMA(直接内存存取)通道；驱动PWM通道和定时PWM通道周期一致，占空比不同，使用同一时钟；

驱动PWM通道用于驱动直流电机，驱动PWM通道在一个完整周期内先输出低占空比后输出高占空比；

定时PWM通道用于驱动AD电流采样工作，定时PWM通道在一个完整周期内先输出高占空比后输出低占空比，定时PWM通道下降沿触发AD电流采样处理(即AD转换)，定时PWM通道上升沿使能AD电流采样；

驱动PWM通道和定时PWM通道的周期为T＝T1+TA，T1为定时PWM通道输出高占空比周期，TA为AD电流采样周期，即定时PWM通道输出低占空比周期；

DMA通道用于产生DMA中断，每完成预设采样次数后产生一次DMA中断，将AD电流采样数据读出。

将读出的AD电流采样数据删除最大值和最小值，将剩余的AD电流采样数据求平均值，将求得的AD电流采样数据平均值作为AD电流采样值。

其中，预设采样次数为1～100次，优选预设采样次数为25次、50次或75次。

本发明工作原理：

在直流无刷电机的驱动过程中，电流在正占空比的末端电流值最大，为了能够采样准确，采样点需要尽可能接近驱动PWM的下降沿处，如图1所示电流采样原理示意图。

为了准确定位采样点，需要配置另一通道PWM通道，即定时PWM通道；使用该PWM通道在驱动PWM的采样点处的下降沿触发AD采样。如图2所示，定时PWM通道下降沿触发电流采样示意图

每经过多次采样，DMA产生一次中断，处理已采样的数据，这样能为MCU减少负荷，如图3所示，DMA中断AD采样数据处理示意图；Cnt：AD每采集指定个数后，DMA产生一次中断，该指定个数可以在DMA模块中设置。

与现有无刷直流电机控制系统电流采样方法相比，通过本发明有以下几方面的改进：

1、使用与驱动PWM通道同一个时钟总线、同周期的定时PWM通道的下降沿来触发启动AD采样，并在定时PWM通道的上升沿中断中使能AD采样功能(DMA中断)，既保证了准确的触发时间，又减少了计算工作量，从而在原有的基础上降低了MCU系统运行的负荷；

2、将驱动PWM通道配置为在一个周期中，先输出负占空比，再输出正占空比，这样设计保证了在一个驱动PWM通道的周期中正占空比的下降沿不会因不同的占空比而变化，此时定时PWM通道只需要配置为一个固定的占空比即可，不需要跟随驱动PWM通道的正占空比变换而变化；

3、分别在定时PWM通道的下降沿触发AD采样处理和上升沿使能AD采样功能，错开AD采样处理和使能AD采样的时间，避免AD采样的过程中受到AD采样处理的干扰。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明电流采样原理示意图。

图2是定时PWM通道下降沿触发电流采样示意图。

图3是DMA中断AD采样数据处理示意图。

图4是本发明流程示意图。

具体实施方式

如图4所示，本发明本发明提供的无刷直流电机控制系统电流采样方法一实施例，包括以下步骤：

配置驱动PWM通道、定时PWM通道和DMA通道；

驱动PWM通道和定时PWM通道周期一致，占空比不同，使用同一时钟；

驱动PWM通道用于驱动直流电机，驱动PWM通道在一个完整周期内先输出低占空比后输出高占空比；

定时PWM通道用于驱动AD电流采样工作，定时PWM通道在一个完整周期内先输出高占空比后输出低占空比，定时PWM通道下降沿触发AD电流采样处理(即AD转换)，定时PWM通道上升沿使能AD电流采样；

驱动PWM通道和定时PWM通道的周期为T＝T1+TA，T1为定时PWM通道输出高占空比周期，TA为AD电流采样周期，即定时PWM通道输出低占空比周期；

假设，驱动PWM通道周期T为62us，AD电流采样所需时间TA为4us；

定时PWM通道用于驱动AD电流采样工作，定时PWM通道输出高占空比周期为58us，输出低占空比周期为4us，定时PWM通道下降沿触发AD电流采样处理，定时PWM通道上升沿使能AD电流采样；为了便于固定AD采样时间点控制，在驱动PWM的一个完整周期中，先输出低占空比(低电平)再输出高占空比(高电平)；这样定时PWM只需要先输出58us的高占空比，再输出4us的地占空比，然后在定时PWM的下降沿去触发AD采样。这样无论驱动PWM的占空为多少，都不会影响到高占空比的最后4us进行AD采样。在硬件中直接将定时PWM的下降沿关联到AD触发采样，所以在定时PWM的下降沿处即T1时刻无需软件介入，直接使用硬件关联触发并完成AD采样事件。

但是在AD采样之前，需要开启一个中断使能AD采样功能，若将该中断设置在定时PWM的下降沿，占用了AD采样的4us的时间，会影响到AD采样的及时性和准确性。因此将使能AD功能放置在定时PWM的上升沿的中断中处理。

DMA通道用于产生DMA中断，每完成预设采样次数后产生一次DMA中断，将AD电流采样数据读出。

两路PWM的周期都为62us，周期过短、频率过高，若每次都去处理MCU系统负荷无法承受。若在周期任务中处理AD采样数据，会与正在采样的数据发生冲突。设置一个DMA通道来处理AD采样的数据，本实施例以完成25次采集为例，每采样25个数据，在第25数据采样完成后DMA产生一个中断，将数据读出，避免了若正在采样数据时被读取的风险。再将读出的25个AD电流采样数据删除其中最大值和最小值，将剩余的23次AD电流采样数据求平均值，将求得的剩余23次AD电流采样数据平均值作为AD电流采样值。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无刷直流电机控制系统电流采样方法，其特征是，包括以下步骤：

配置驱动PWM通道、定时PWM通道和DMA通道，驱动PWM通道和定时PWM通道周期一致，占空比不同，使用同一时钟；

驱动PWM通道用于驱动直流电机，驱动PWM通道在一个完整周期内先输出低占空比后输出高占空比；

定时PWM通道用于驱动AD电流采样工作，定时PWM通道在一个完整周期内先输出高占空比后输出低占空比，定时PWM通道下降沿触发AD电流采样处理，定时PWM通道上升沿使能AD电流采样；

驱动PWM通道和定时PWM通道的周期为T＝T1+TA，T1为定时PWM通道输出高占空比周期，TA为AD电流采样周期，即定时PWM通道输出低占空比周期；

DMA通道用于产生DMA中断，每完成预设采样次数后产生一次DMA中断，将AD电流采样数据读出。

2.如权利要求1所述无刷直流电机控制系统电流采样方法，其特征是，还包括：将读出的AD电流采样数据删除最大值和最小值，将剩余的AD电流采样数据求平均值，将求得的AD电流采样数据平均值作为AD电流采样值。

3.如权利要求1所述无刷直流电机控制系统电流采样方法，其特征是：预设采样次数为1～100次。

4.如权利要求3所述无刷直流电机控制系统电流采样方法，其特征是：预设采样次数为25次、50次或75次。