基于CW32单片机的无刷电机控制器（旋转变压器位置反馈）

用CW32单片机制作了一个简易无刷电机控制器，电源电压12V到14V，电机采用转向助力电机，带旋转变压器位置反馈。控制方法采用最简单的开环电流控制，SVPWM电角度提前转子90度，适合带动不需要精确控制的负载，无电流检测只有最大电流保护。

接线柱采用M6螺丝，直接用4平方铜先焊接到铝基板两个MOS之间。 功率板采用铝基板，用M3螺丝和电路GND连接，MOS管的GND也需要用M3螺丝连接到铝板上，整个铝板就是GND

 

调速电位器最好选择小于10K的三脚电位器，中间接电位器输入ADC口，两端接GND和3.3V

 

电流限制电路R45未焊接，铝基板和控制板连接排针上焊接一个排母正好高度合适。

 

电机需要买6线旋转变压器的汽车转向助力电机，可以自己找找更便宜的，这种电机很多，我看还有60多元的，但是记住一定要6线旋转变压器的，买的时候要问明白。 刚焊好板子需要两个按键一块按进行旋变调零，电位器开的要小一些或者限制电流，条零成功电机会旋转，不成功多按几次，调零程序写的比较差经常调零失败，不过只要成功一次就可以了，会把参数保存到FLASH。

 

旋转变压器采用单片机软件解算角度，专用解码芯片比较贵，要求不高的地方自己用单片机代替也可以，外围电路比较简单

 

单片机输出一路20KHZ的SPWM，经过RC滤波后变成正弦波，经过100NF电容后电压抬高5V的一半。

 

然后进入U3.1放大，C24提供一个直流参考点，C22 C23限制带宽同时衰减信号，R18防止高频振荡，C6隔离前后电路增加后面电路稳定性。U3.2反相输出

 

 

旋转变压器是电机自带的，用LCR表测出电抗同时换算出20KHZ时候的电抗，电感的电抗是正，而电容是负，选择同样大小电抗的电容（符号相反），这里我用了四个10NF电容并联，可以让信号更加平滑过滤干扰，电机外壳一定要接GND！ 

 

 

旋转变压器出来的COS和SIN，抬高到3.3V的一半，然后进入两个差分放大器，放大后进入两个ADC口

 

 

 

电源电路，电源需要有大电流输出能力，电流超100A，于是采用摩托车启动用12V9A蓄电池，进入LM2596降压到5V，MC34063升压到15V给MOS管驱动芯片EG2131供电。

 

R19是电流采样电阻，实际焊接的是两个3毫欧并联，一个3毫欧堵转会触发保护，保护后需要重新开关电源才能解除。

 

 

 

MOS管H桥，驱动芯片采用EG2131，MOS管采用IRF2804

 

 

单片机采用CW32F030C8T6，一片实现旋变解码和电机驱动，两个按键一块按进入旋变调零程序，PA2 ADC2的电位器开小一点，如果调零成功电机会旋转，失败就再两个按键一块按进入调零程序，两个按键单独按分别是正转和反转。

 

电流保护电路

 

 

3.3V供电电路

 

 

旋转变压器软解码算法：
单片机每个口对应采样率是1MHZ，采集100点后中断，用DFT算出采集的COS和SIN序列的实部和虚部，旋转相位到0度，用实部进ATAN2算出角度，当前角度保存到寄存器，等测出下次角度后相减算出角度差，再算出角度差的COS和SIN，反馈回ATAN2前，旋转进ATAN2的角度实现锁相，这样得到的角度就和转速没关系了，抵消了系统延迟。

10KHZ采样速度，每秒更新1万次角度信息，95500转速时候相移计算，其实不用计算，计算结果就是两次采样数据之间的角度差。

zhuansu = 95500
shijian = 100
xiangyi =90-atan2(159155 / (zhuansu / 60), shijian)*180/3.1415927

 

SVPWM算法（注意这是我个人理解不能保证正确）

 

H桥一共有8种开关状态，000和111是空矢量

 

分割成6个区域，每个60度

 

 

驱动H桥的定时器用中央对齐模式，111和000是空矢量，同一个时间只有一路开关动作

 

 

我驱动频率是10KHZ，定时器ARR里面放置的是2399，下面是我理解的上图ta、tb、t0计算方法

 

 

 

我理解的，40度计算方法，不知道对不对

ta =  1.154700538*1200*sind(60-40)

tb =   1.154700538*1200*sind(40)

t0 = 2399-ta-tb

 

 

上图例子，计算u1和u3百分比

u1 =  1.154700538*0.86*2399*sind(60-40)/4799

u3 =   1.154700538*0.86*2399*sind(40)/4799

 

定时器比较寄存器数据实际计算方法

生成一个0-60度查找表，2000点，Q15定点数