阅读说明：本技术 一种无刷直流电机控制系统的控制方法 (Control method of brushless direct current motor control system ) 是由 罗淦恩 高宁 潘叶江 于 2020-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无刷直流电机控制系统的控制方法,所述无刷直流电机控制系统包括Cortex-M0处理器、PWM控制模块、反电动势检测模块、电机、系统电压电流检测模块、LCD显示模块和按键模块,其中所述Cortex-M0处理器分别与所述PWM控制模块、所述反电动势检测模块、所述系统电压电流检测模块、所述LCD显示模块和所述按键模块电性连接,所述PWM控制模块和反电动势检测模块分别与所述电机电性连接,所述控制方法包括如下步骤：进行底层驱动初始化；执行主程序执行流程；执行DMA中断服务流程；执行第一定时器中断服务流程；执行第二定时器中断服务流程。其成本较低,利于提高产品的市场竞争力。(The invention discloses a control method of a brushless direct current motor control system, the brushless direct current motor control system comprises a Cortex-M0 processor, a PWM control module, a counter electromotive force detection module, a motor, a system voltage and current detection module, an LCD display module and a key module, wherein the Cortex-M0 processor is respectively and electrically connected with the PWM control module, the counter electromotive force detection module, the system voltage and current detection module, the LCD display module and the key module, the PWM control module and the counter electromotive force detection module are respectively and electrically connected with the motor, and the control method comprises the following steps: initializing a bottom layer drive; executing the main program execution flow; executing DMA interrupt service flow; executing a first timer interrupt service flow; and executing the second timer interrupt service flow. The cost is low, and the market competitiveness of the product is favorably improved.)

一种无刷直流电机控制系统的控制方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机控制系统的控制方法。

背景技术

相关技术中，励磁磁势分布呈方波状的永磁同步电机称为无刷直流电机(BLDC)，此类型电机常被用在直流变频吸油烟机中，无刷直流电机的控制方法一般采用如下两种方式：

1、利用霍尔传感器感知电机转子位置从而计算出控制信号切换时刻，但是其采用传感器进行辅助检测，由此会增加产品的成本；

2、通过检测电机相电压的反电动势状态得出电机转子位置，从而计算出控制信号切换时刻，其不需要采用传感器进行辅助检测，成本较低，但对MCU处理器的处理能力有较高的要求。此外，为了获得控制的高稳定性，数字信号处理器(DSP)常被用于无刷直流电机的控制核心，一方面，其具有大于100Mhz的主频处理速度和较丰富的芯片内部资源，但是由此会导致芯片的成本较高，另一方面，较复杂的软硬件设计和兼容性不高等特点，导致系统的调试难度大，技术门槛较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明的目的在于提出一种无刷直流电机控制系统的控制方法，其成本较低，利于提高产品的市场竞争力。

上述的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种无刷直流电机控制系统的控制方法，所述无刷直流电机控制系统包括Cortex-M0处理器、PWM控制模块、反电动势检测模块、电机、系统电压电流检测模块、LCD显示模块和按键模块，其中所述Cortex-M0处理器分别与所述PWM控制模块、所述反电动势检测模块、所述系统电压电流检测模块、所述LCD显示模块和所述按键模块电性连接，所述PWM控制模块和反电动势检测模块分别与所述电机电性连接，所述控制方法包括如下步骤：

进行底层驱动初始化；

执行主程序执行流程；

执行DMA中断服务流程；

执行第一定时器中断服务流程；

执行第二定时器中断服务流程。

在一些实施方式中，底层驱动初始化的步骤包括：

LCD GPIO配置、PWM GPIO配置、PWM时基配置、ADC和DMA配置、第一定时器配置、第二定时器配置和按键GPIO配置。

在一些实施方式中，执行主程序执行流程的步骤包括：

进行底层驱动初始化；

进行LCD底层驱动初始化；

进行LCD显示初始化；

进行系统变量初始化；

进行PWM控制模块使能；

进入电机运行阶段。

在一些实施方式中，进入电机运行阶段后的步骤包括：

在电机运行期间循环进行电压、电流、速度显示以及响应按键检测程序。

在一些实施方式中，执行DMA中断服务流程的步骤包括：

获取采集的电机反电动势值；

获取采集的电源电压值；

获取采集的电机电流值；

DMA产生中断通知Cortex-M0处理器记录上述电机反电动势值、电源电压值和电机电流值并进行反电动势过零点检测以推算下一次换相时刻。

在一些实施方式中，执行第一定时器中断服务流程的步骤包括：

判断电机是否处于运行状态；

若电机处于运行状态，则判断电机是否需要进行强拖启动；

若电机需要进行强拖启动，则执行强拖变频程序；

若电机不需要进行强拖启动则判断电机是否处于闭环控制阶段；

若电机处于闭环控制阶段则执行闭环控制程序，若电机不是处于闭环控制阶段则退出中断并等待下一次第一定时器中断服务流程继续进行电机强拖。

在一些实施方式中，执行第二定时器中断服务流程的步骤包括：

判断电机是否处于运行状态；

若电机不是处于运行状态则退出中断服务流程，若电机处于运行状态，则执行电机换相程序以维持电机平稳运行。

与现有技术相比，本发明的至少包括以下有益效果：

1、本发明的无刷直流电机控制系统的控制方法，其以低端Cortex-M0处理器为核心构建控制系统，由此可降低无刷直流电机控制系统的成本，达到提高产品的市场竞争力之目的；

2、通过合理利用Cortex-M0处理器的芯片内部资源，使无刷直流电机控制系统的可靠性得到提高并且易于调试实现。

附图说明

图1是本发明实施例中控制系统的方框示意图；

图2是本发明实施例中底层驱动初始化的流程示意图；

图3是本发明实施例中主程序执行流程的流程示意图；

图4是本发明实施例中DMA中断服务流程的流程示意图；

图5是本发明实施例中第一定时器中断服务流程的流程示意图；

图6是本发明实施例中第二定时器中断服务流程的流程示意图。

具体实施方式

以下实施例对本发明进行说明，但本发明并不受这些实施例所限制。对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

实施例一：如图1至图6所示，本实施例提供一种无刷直流电机控制系统的控制方法，无刷直流电机控制系统包括Cortex-M0处理器、PWM控制模块、反电动势检测模块、电机、系统电压电流检测模块、LCD显示模块和按键模块，其中Cortex-M0处理器分别与PWM控制模块、反电动势检测模块、系统电压电流检测模块、LCD显示模块和按键模块电性连接，PWM控制模块和反电动势检测模块分别与电机电性连接，Cortex-M0处理器包括ADC、DMA、PWM、第一定时器和第二定时器，控制方法包括如下步骤：

进行底层驱动初始化；

执行主程序执行流程；

执行DMA中断服务流程；

执行第一定时器中断服务流程；

执行第二定时器中断服务流程。

本实施例的无刷直流电机控制系统的控制方法，其以低端Cortex-M0处理器为核心构建控制系统，由此可降低无刷直流电机控制系统的成本，达到提高产品的市场竞争力之目的；

此外，通过合理利用Cortex-M0处理器的芯片内部资源，使无刷直流电机控制系统的可靠性得到提高并且易于调试实现。

具体的，通过以低成本并被广泛使用的Cortex-M0处理器为核心设计直流变频吸油烟机的电机控制系统，以较少的芯片内部资源实现复杂的电机控制功能，从而降低系统设计复杂度，并且保证电机运行的稳定性。

本实施例的无刷直流电机控制系统，硬件方案以Cortex-M0处理器为核心，关键部分由PWM控制模块、反电动势检测模块构成，辅助部分由系统电压电流检测模块、LCD显示模块和按键模块构成。

硬件关键部分由Cortex-M0处理器不断切换通电相位(即换相)输出PWM信号至PWM控制模块，PWM控制模块产生可调幅度的电压以驱动电机转动，电机转动过程中产生的反电动势被反电动势检测模块经过信号转换传送至Cortex-M0处理器。

硬件辅助部分，系统电压电流检测模块检测系统电压电流是否正常并将结果传送至Cortex-M0处理器，按键模块检测开电机、关电机、加转速和减转速这4个状态对应的按键值并传送至Cortex-M0处理器，Cortex-M0处理器将系统电压、电流和电机转速信息转换成可视化信息传送至LCD显示模块。

进一步的，如图2所示，底层驱动初始化的步骤包括：

LCD GPIO配置、PWM GPIO配置、PWM时基配置、ADC和DMA配置、第一定时器配置、第二定时器配置和按键GPIO配置。其中，关于GPIO配置是指Cortex-M0处理器的芯片引脚定义，关于ADC和DMA配置目的是利用DMA实现对ADC数据自动搬移避免占用Cortex-M0处理器的处理时间，第一定时器配置的目的是控制电机从静止到启动的强行拖动时序，第二定时器配置的目的是闭环控制电机正常运行时的换相时序。

在一些实施方式中，如图3所示，执行主程序执行流程的步骤包括：

进行底层驱动初始化；

进行LCD底层驱动初始化；

进行LCD显示初始化；

进行系统变量初始化；

进行PWM控制模块使能；

进入电机运行阶段。

进一步的，在电机运行期间循环进行电压、电流、速度显示以及响应按键检测程序。其中响应按键检测程序包括检测开电机、关电机、加转速和减转速这4个状态对应的按键值并传送至Cortex-M0处理器。

在本实施例中，如图4所示，执行DMA中断服务流程的步骤包括：

获取采集的电机反电动势值；

获取采集的电源电压值；

获取采集的电机电流值；

DMA产生中断通知Cortex-M0处理器记录上述电机反电动势值、电源电压值和电机电流值并进行反电动势过零点检测以推算下一次换相时刻。

具体的，ADC采集完电机反电动势值、电源电压值、电机电流值后，DMA会产生中断通知Cortex-M0处理器记录上述电机反电动势值、电源电压值和电机电流值并进行反电动势过零点检测以推算下一次换相时刻。

在本实施例中，电机运行阶段分为：强拖启动阶段和闭环控制阶段。其中，强拖启动阶段即电机从静止到运行需要软件强制变换通电相位使电机转动起来，并不断加快变频速率，使电机加速转动的过程；闭环控制阶段即电机达到一定转速，软件能够准确获取电机转子的位置后，就可以根据电机反馈的实际转速来控制换相频率，以维持电机以目标转速平稳运行。

进一步的，如图5所示，执行第一定时器中断服务流程的步骤包括：

判断电机是否处于运行状态，具体的，第一定时器中断服务流程即控制电机从静止到启动的时序，每当进入此流程，首先判断电机是否处于运行状态，可参见图5所示，具体为，第一定时器中断服务流程开始，然后消除中断标志位，然后检测系统运行标志位置位；

若电机处于运行状态，则判断电机是否需要进行强拖启动，若电机不是处于运行状态，则退出第一定时器中断服务流程，可参见图5所示，具体为，若检测到系统运行标志位置位，则检测强拖标志位置位，若未检测到系统运行标志位置位，则退出第一定时器中断服务流程；

若电机需要进行强拖启动，则执行强拖变频程序，可参见图5所示，具体为，若检测到强拖标志位置位，则执行强拖变频程序，然后检测闭环标志位置位；

若电机不需要进行强拖启动则判断电机是否处于闭环控制阶段，具体的，则判断电机是否已经启动完毕，即电机已经进入平稳运行的闭环控制阶段，可参见图5所示，具体为，若未检测到强拖标志位置位，则检测闭环标志位置位；

若电机处于闭环控制阶段则执行闭环控制程序，若电机不是处于闭环控制阶段则退出中断并等待下一次第一定时器中断服务流程继续进行电机强拖，可参见图5所示，具体为，若检测到闭环标志位置位则执行闭环控制程序，若未检测到闭环标志位置位则退出中断并等待下一次第一定时器中断服务流程继续进行电机强拖。

更进一步的，如图6所示，执行第二定时器中断服务流程的步骤包括：

判断电机是否处于运行状态，具体的，软件第二定时器中断服务流程，即闭环控制阶段，首先判断电机是否处于运行状态；

若电机不是处于运行状态表明电机已停机则直接退出中断服务流程，若电机处于运行状态，则执行电机换相程序以维持电机平稳运行，具体的，即根据电机反馈的实际转速来控制换相频率，以维持电机平稳运行。可参见图6所示，具体为，第二定时器中断服务流程开始，然后消除中断标志位，然后检测系统运行标志位置位，若检测到系统运行标志位置位则执行电机换相程序，直至第二定时器中断服务流程结束；若未检测到系统运行标志位置位，则结束第二定时器中断服务流程。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。