找方案 | 设计基于STM32G431的MCU控制卡实现小体积300W BLDC马达控制

 

马达将电能转换成机械能，是所有各型机械负载动力的来源。马达应用的场合，软、硬式磁盘机，半导体制程设备，机密电脑数值工具机、电动载具(电动脚踏车、电动机车、电动汽车)等，均必须借由马达驱动负载达到自动化、省力、省电等目的。根据输入电源的形式，马达大致分为直流与交流两大类。交流马达大致可分为三类：同步马达、感应马达及磁阻马达。同步马达又可分为永磁式同步马达与无刷直流(BLDC)马达两类。

 

300W BLDC 驱动器控制卡及韧体撰写，采用低价位高性能之微控制器(MCU, STM32G431)完成实体制作，其中控制策略及变频器脉波宽调变法则，皆由微控制器之数位控制程式完成之。

STM32G431控制卡
 

 

其系统架构图如下

系统架构图
 

 

控制方块与实体图，BLDC 控制核心使用STM32G431 撰写PMSM 控制算法，并采用三个Hall-effect sensor 讯号作为马达位置回授，借此达成FOC 的控制，使马达可精确将电流输出在正确的相位，提供较小的驱动电流。

 

测试报告如下

 

效率

 

加减速时间

 

最低转速控制
 

 

►场景应用图

 

►产品实体图

 

►展示板照片

 

►方案方块图

 

►核心技术优势

MCU 系用意法半导体(ST)生产之STM32G431，此MCU 内建有类比/数位转换器，可作电流回授及类比式转速命令的输入。

也有霍尔效应感测器(Hall-effect sensor)的计数器，可作马达磁极角位置及轴转速的侦测用。

并有脉波宽度调变(PWM)功能，作为变频器的控制用，如此，将可减少硬体电路，降低成本，提高性能。

 

►方案规格

驱动器效率 93%@300W(drive output)；

马达效率 80%@250W(motor output)；

额定电流 1.2A rms；

加/减速时间 <1.5 sec (静止加速至1000 RPM@no -load )；

最大驱动电流 200%额定电流可持续5 sec；

转速控制范围 100 ~ 4000 RPM；

转速调节率 < ±1.5 %(额定转速)；

软体设定功能 输出转矩限制 (预设200%额定电流)；

 

驱动器功能：

1. 转速控制及矩限制

2. 正反转控制

3. 简易加减速控制

4. 应用：工具机平台移动控制