19. 无刷电机SVPWM调制方法的开环控制（BLDC）¶
前面我们学习了无刷电机简单的6步PWM控制。但是我们在实际使用中并不是只是简单的PWM控制就能满足应用要求， 尤其是简单的PWM控制过于简单，控制的效果比较差。在控制效果上，SVPWM（空间矢量脉宽调制）调制方法的控制效果， 会明显比PWM要好上很多，其系统相对简单。而SVPWM调制方法也分为开环闭环控制。这一节课主要介绍开环。
在FOC中，由于闭环FOC有着较多的参数需要考虑，去测量其电流波形时，在没有调整到较好的参数时，其电流波形会较差。 而在开环FOC中，需要考虑的因素少，测量的波形会稍微好一些。在本次章节中，配置好开环FOC后，同时也通过串口去 打印电流波形，通过VOFA+软件去显示电流波形。
19.1. 硬件设计¶
关于详细的硬件分析在直流无刷电机章节中已经讲解过，这里不再做分析， 如有不明白请参考前面章节，这里只给出接线表。
电机主控板与无刷电机驱动板连接见下表所示。
电机 |
无刷电机驱动板 |
|---|---|
粗黄 |
U |
粗绿 |
V |
粗蓝 |
W |
细红 |
+（编码器电源） |
细黑 |
-（编码器电源） |
细黄 |
HIU |
细绿 |
HIV |
细蓝 |
HIW |
无刷电机驱动板与主控板连接见下表所示。
无刷电机驱动板 |
主控板 |
|---|---|
5V_IN |
5V |
GND |
GND |
U+ |
PA8 |
U- |
PB13 |
V+ |
PA9 |
V- |
PB14 |
W+ |
PA10 |
W- |
PB15 |
HU |
PC6 |
HV |
PC7 |
HW |
PC8 |
SD |
PPG12 |
推荐使用配套的牛角排线直接连接驱动板和主控板。连接开发板的那端，请连接在“无刷电机驱动接口1”上。
19.2. 无刷电机SVPWM调制方法的开环控制实现¶
19.2.1. 软件设计1¶
在本次实验中，需要准备的软件有：STM32CUBEMX，KEIL、VOFA+。
这里只讲解核心的部分代码，有些变量的设置，头文件的包含等并没有涉及到， 还有一些在前章节章节分析过的代码在这里也不在重复讲解，完整的代码请参考本章配套的工程。
19.2.1.1. 编程要点1¶
STM32CUBEMX的配置
ADC的相关配置
定时器输出比较结构体TIM_OC_InitTypeDef配置
开环FOC的算法流程
实验现象
19.2.2. (1) STM32CUBEMX的配置¶
在本次实验中，我们需要重点关注的是定时器PWM输出的配置、ADC采样的配置， 其他关于串口的配置在之前的章节有讲过，这里就不在重复讲解。
首先来看定时器PWM输出的配置，在开发板上，实验使用的是无刷电机驱动接口1， 其中需要使用的是定时器1，需要去配置三路互补PWM波。
接下来设置频率为15K的PWM波。因此满占空比计数是5600。 设置死区时间100ns,关于死区时间的计算，请参考前面的内容。
接下来是三路PWM设置，三路都是一样的参数。
在系统运行时，还需要一个定时器，去定时的做角度变换和算法计算， 这里使能一个定时器，让其每1ms中断一次，在中断函数中去做算法控制。
下面还需要去配置ADC，当电机在运行时，需要去实时的采集电流信息， 然后通过串口发送到上位机VOFT+，并在VOFT+中画出电流曲线。 在这里需要去配置三路的ADC采集，分别是PA3、PA4以及PA6。 在本次例程中，是由定时器1的第四通道，去触发ADC的采集。 下面是ADC的配置：
在骄阳开发板上，无刷接口存在一个使能引脚，需要去将它置为高电平， 电机才能去运行，所以还需要去将它初始化。这里直接将他初始化为高电平。
到这一步，STM32CUBEMX的配置的硬件配置就已经完成了， 下面去生成代码，然后去编写相关的软件算法。
19.2.3. (2) ADC的相关配置¶
在本次实验中，需要使用三个ADC通道去输出三相电流的波形， 这里使用ADC注入转换模式，通过定时器1的4通道，去触发ADC 的采样，可以保证ADC采样都是在控制波形的同一个时间点去采集。 采集完成后，在触发中断去对数据进行处理，就可以得到真实的三相电流。
下面是相关的软件配置：
ADC初始化以及开始采集：
ADC中断数据处理：
数据处理成真实电流的过程，在上面的章节中已经讲解过，这里就不在重复讲解。
19.2.4. (3) 定时器时基结构体TIM_HandleTypeDef配置¶
在本次实验中，使用了两组定时器，分别是定时器1，定时器6， 定时器1功能主要是使用了3组互补输出通道，去输出电机的控制信号， 通道4则是用来去触发ADC的采样。
下面来看一下定时器1的初始化：
在这里将定时器1的PWM通道输出都打开，并初始化通道4的比较值。
19.2.5. (4) 开环FOC的算法流程¶
在开环FOC控制思路中，一共有两种方案，第一是使用编码器去获取转子的位置， 第二是用定时器自增的模式来模拟转子角度自增。在本次实验中，采用的是第二种方案。 用定时器自增的模式来模拟转子角度自增。
下面来看一下控制的大概流程：
在本次实验中，使用定时器6去做角度的自增，然后通过Park逆变换去得到Uα、Uβ， 在经过SVPWM算法后，就可以得到定时器1的比较值，从而去控制电机的转动。
下面是详细的代码：
定时器6的中断函数：
Park逆变换：
SVPWM算法：
主函数：
在本次实验中，将代码烧入开发板后，电机会直接开始运行，同时会输出三相电流数据。
19.2.6. 实验现象¶
将开发板和电机接入电源后，将程序烧入开发板中， 烧录成功后，电机会开始转动。同时打开VOFT+软件， 打开开发板的串口，使用tab控件去显示开发板发送的 三相电流的波形，如下图所示：
19.3. 关于示波器测量电流电压的波形¶
在实际开发过程中，有些同学需要使用示波器去测量实际的电流电压波形， 从而去分析电机的运行状态。
在野火无刷驱动板中，有设计专用的电流、电压采集电路，可以通ADC引脚去采集， 如下图：
是U相的电流检测电路，如果需要使用示波器去测量波形的话，可以将表笔放于ED4的两端。 如下图：
然后启动电机，观察示波器的显示器，如下图：
就可以测出U相的电流波形了。其他相也可以测量相同位置。
关于电压的测试方法，也是一致的，他们的测量电路是类似的，如下图：
只需要测量ED1的两端，就可以得到电压的波形图。