BLDC基本公式

无刷直流电机计算转速 一个霍尔传感器周期(Tms)有两种模式输出方式(3FG/1FG),一个电周期是6个60°电角度,电机磁极数是P,磁极对数PP = P / 2 3FG模式: 1个电周期= 6 * T 1FG模式: 1个电周期= 2 * T 1秒钟电周期个数: 1分钟电周期个数: 1分钟转速: 举例: 假设电机磁极数是8,3FG模式下,霍尔周期700us,计算该条件下转速 ... 阅读详情
AI摘要

本文详细介绍了无刷直流电机(BLDC)的转速与运行频率之间的关系,涉及公式一、公式二和公式三的计算过程。通过实例展示了如何根据电机的额定转速和磁极对数计算电机运行频率,以及如何利用STM32F1单片机进行FOC算法的频率和电角度变化的计算。内容包括霍尔传感器捕获值的处理,以及与PWM周期、采样频率的关系。

公式一:

n=\tfrac{60f}{P}       

n:电机转速(单位:转/分)

f:电机运行频率

P:极对数

举例:电机的额定转速为450RPM(450转/分钟),磁极对数为23对,则电机的运行频率为:f=\tfrac{450*23}{60}=172.5Hz。

公式二:

F1*\Delta A=F2*AC

F1:FOC执行频率(PWM周期频率,单位:Hz)

\Delta A:一个PWM周期内霍尔角度变化量

F2:电机运行频率(单位:Hz)

AC:一个电角度周期的角度变化范围

举例:F1为16000Hz,F2可以由公式一计算得出n=\tfrac{60f}{P},AC固定为360°,65536。所以可以得到\Delta A=\frac{65536*n*P}{60*F1}。

公式三

\omega _{dpp} = \tfrac{CKTIM*65536}{3*SAMPLINGFREQ*CapturedValue*PrescalerValue}

\omega _{dpp}:速度在一个PWM周期内随电角度的变化

CKTIM:用于捕获霍尔传感器的TIM定时器的输入时钟

SAMPLINGFREQ:FOC算法的采样频率

CapturedValue:霍尔传感器的捕获值

PrescalerValue:用于霍尔传感器捕获的时钟的分频系数

计算过程解析:

CapturedValue*PrescalerValue:捕获的CKTIM时钟数

CapturedValue*PrescalerValue*\tfrac{1}{CKTIM}:输入捕获的霍尔传感器的脉冲周期

\tfrac{CKTIM}{CapturedValue*PrescalerValue}:输入捕获的霍尔传感器的脉冲频率

\tfrac{CKTIM}{3*CapturedValue*PrescalerValue}:电气频率(电机电周期的倒数),为什么是3,而不是6?因为STM32F1系列单片机输入捕获没有双边沿触发,程序中使用下降沿捕获,虽然霍尔有6种状态,但是当前只有下降沿触发,这样一来就只有3种状态了。

\tfrac{CKTIM}{3*SAMPLINGFREQ*CapturedValue*PrescalerValue}:换算到每个采样频率对应多少个2Π角度

\tfrac{CKTIM*65536}{3*SAMPLINGFREQ*CapturedValue*PrescalerValue}:将2Π电角度对应为65536,此时得到的即每采样周期对应的电角度(2Π对应为65536)

项目程序中,霍尔转过360°以后,

hRotorAddAngle = (s16)((u16)(PSEUDO_FREQ_CONV/hSensorCapture));

#define PSEUDO_FREQ_CONV    ((u32)PSEUDO_FREQ_UDIV*0x10000uL)

#define PSEUDO_FREQ_UDIV    (u32)(ROTOR_SPEED_FACTOR/SAMPLING_FREQ)

#define    ROTOR_SPEED_FACTOR  (u32)(CKTIM/8)

#define CKTIM                ((u32)72000000uL)

#define SAMPLING_FREQ       ((u16)PWM_FREQ/((REP_RATE+1)/2))

#define PWM_FREQ         ((u16)16000)

#define REP_RATE (1)

得出:hRotorAddAngle = \tfrac{CKTIM*65536}{8*SAMPLINGFREQ*hSensorCapture}

SensorPeriod:在程序中为霍尔旋转360°时定时器的捕获值。

五、BLDC矢量控制基础知识:BLDC模型的基本方程 本文总结了BLDC在dqdqdq坐标系下的基本方程,并打算推导无感FOC中滑膜观测器可能要使用到的αβαβ和dqdqdq坐标下的混合电压方程。以上就是BLDC常用的方程及其推导过程。 阅读详情

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