峰岹FU68系列三相有感SVPWM驱动方案
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在国家不断加强节能减排的政策背景下，高能效、高续航力成为电力电子产业的发展趋势之一。直流无刷电机凭借其高精度、高可靠性、低功耗、优异的调速特性，在节能减排的推行中起到重要作用。直流无刷电机驱动需实时侦测并处理电机相关参数，在电机驱动控制高度集成化的趋势下，在单颗芯片上集成更多的功能成为芯片设计领域亟待解决的难题。故Fortior Tech推出的FU68系列MCU集成了SVPWM核心运算模块，只需简单的外围处理便可实现高效率的SVPWM电机驱动。FU68系列有感SVPWM驱动主要应用在家用电机，如各类风扇和风机。 本文主要介绍FU68系列MCU的SVPWM驱动方式主要特性和使用方法，以及示例程序的控制特性和功能。
SVPWM模块简介： SVPWM模块是应用于HALL的SVPWM控制模式，通过给定电压SV_US、角度SV_ANG和计数器重载值SV_ARR，同时配置SV_CR寄存器的SV5SEG选择五段式还是七段式，启动SVPWM模块，算出U,V,W三相的电压比较值，同时将值自动分别存进TIMER0的CCR1，CCR2，CCR3寄存器，然后通过配置TIMER0输出三路PWM;因此，SVPWM模块需要配合TIMER0使用。如图1、图2、图3、图4。
SVPWM模块特性： 运行速度快：SVPWM算法中的所有运算都是硬件实现，只需0.5uS，从而节约了软件运行时间，可应用于高速电机(>30000RPM); 控制精度高：SVPWM模块的三角函数计算采用专用硬件实现，计算精度可达0.01%;把360°扩展到2^15，角度分辨率可达0.01°。从而可对电机实现高精度控制，得到光滑的正弦电流驱动; 驱动效率高：SVPWM的高精度控制算法可使电机运行在最佳效率工作状态，减少电机损耗和发热，和同类竞争产品对比提高30%; 静音效果好：SVPWM模块可以精确控制驱动电流为光滑正弦波，转矩脉动小，同时实现超静音工作; 启动特性好：有感启动可根据负载转矩变化调整启动力矩，保证了启动可靠性和平稳性，同时电流正弦波启动降低了启动噪音; 可操作性强：配置好定时TIM0后，SVPWM模块只需输入三个参数，给定电压SV_US、给定角度SV_ANG和计数器重载值SV_ARR，自动计算出PWM驱动输出的比较值TIM0_CCR1，TIM0_CCR2，TIM0_CCR3; 可适用性强：可根据需要选择5段式或7段式SVPWM驱动。 SVPWM模块应用： 我司在基于SVPWM模块上开发了三相无刷电机的SVPWM驱动，示例程序具备以下特性： 1. 适用于FU68系列IC 2. 启动控制 (1) 检测电机初始状态，实现动态启动(包含顺风启动和逆风启动) (2) 侦测负载转矩变化调整启动力矩，提高启动可靠性 (3) 可根据需要选择方波或者正弦波启动 (4) 可设定最大启动电流限流 3. 角度控制 (1) 可设定角度偏置量，适应电机的各种Hall安装位置，以及修正Hall安装偏差提高电机效率 (2) 可根据电机转速补偿角度，提高电机在各个工作点的运行效率 4. 速度控制 (1) 可开环调速，或者闭环调速 (2) 调速接口有：SREF模拟调速、PWM调速、UART串口调速 5. 电流控制 (1) 可选择电流闭环(内环) 速度闭环(外环)双闭环实现速度控制 (2) 电流限流控制，可对启动，运行两种状态设定电流最大工作电流值 6. 反转控制 接收到FR命令后关闭输出，小于设定刹车速度时刹车制动，然后反转启动 7. 状态显示 通过LED亮灯状态表示系统运行状态 8. 保护控制 (1) 过压保护：大于过压电压门限触发过压保护，小于恢复电压门限系统重启 (2) 欠压保护：小于欠压电压门限触发欠压保护，大于恢复电压门限系统重启 (3) 过流保护：大于过流电流门限触发过流保护，可设定重启次数 (4) FO保护：大电流冲击触发硬件过流保护，系统不重启 (5) 堵转保护：可设定堵转检测时间，堵转重启时间，以及堵转重启次数 (6) Hall保护：丢失Hall信号触发保护，Hall信号恢复自动重启 (7) 过温保护：大于过温设定值触发过温保护，小于温度恢复值系统重启 9. 用户接口 (1) Key接口：定义按键接口，按键扫描给出Key命令，用户可自定义Key命令，如ONOFF、FR控制命令 (2) SREF接口：ADC采样电位器值，给出SREF命令，用户可自定义SREF命令，如 ONOFF控制命令，闭环Speed参考值 (3) PWM接口：捕获PWM信号，获取PWM Duty，给出PWM命令，用户可自定义PWM命令，如开环PWM Duty参考值，闭环Speed参考值 (4) UART接口：UART扫描接收UART数据给出UART命令，用户可自定义UART命令，如ONOFF、FR控制命令，闭环Speed参考值 (5) Buzzer接口：定义蜂鸣器接口，蜂鸣器扫描接收控制命令，实现报警或者提示音控制，用户可自定义，如按键提示音控制。 10. 调试接口 在默认功能特性情况下，程序给出Customer.h文档作为用户调试接口，用户只需修改相应参数便可实现电机通用功能控制。 FU68芯片特性： 1.“双核”：高速8051内核，专用FOC电机控制引擎(ME); 2. 16Kx8bit Flash ROM、带CRC校验功能和代码保护功能; 3. 256x8bit IRAM，4Kx8bit XRAM ; 4. Gate Driver/3P3N/6N输出; 5.单周期16*16位乘法器，32 / 32位除法器(16个时钟周期); 6.两线制 ICE 在线仿真功能; 7. 4级优先级中断、16个中断源; 8. 32个GPIO; 9. 4个通用带CAPTURE可编程计数器、1个加强型高级计数器、1个BLDC电机专用计数器; 10.内置 RTC计数器; 11. I2C/SPI/UART接口; 12. 8 通道12位ADC，支持触发模式采样; 13.内置VREF参考; 14. 内建4个独立运算放大器; 15.内建4路模拟比较器; 16.内置24MHz±2%精准时钟。
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