Download DRM117, 3-Phase Sensorless BLDC Motor Control Using

Chapter 1
Introduction
1.1
1.2
1.3
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1 Application Features and Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2 Overview of Sensorless BLDC Variable Speed Drives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Freescale Controller Advantages and Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1 Peripheral Application Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Front Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Acronyms and Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3 Glossary of Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1
3
4
4
6
6
6
7
Chapter 2
Control Theory
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3-Phase BLDC Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
6-Step Commutation for a 3-Phase BLDC Motor Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2.1 3-Phase Power Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2.2 Voltage Amplitude Controlled by PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Why Sensorless Control? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Sensorless Technique Based on Back-EMF Zero-Crossing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4.1 Back-EMF Zero-Crossing Sensing Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4.2 Power Stage — Motor System Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4.3 Back-EMF Zero-Crossing Synchronization with PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.4 Back-EMF Zero-Crossing Sensing Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.5 The Zero-Crossing Sensing States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Sensorless Commutation Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.1 Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.5.2 Open-Loop Start . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5.3 Sensorless Run — Direct Commutation Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5.4 Sensorless Run — Synchronized Phase-Locked-Loop (PLL) . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.5 Sensorless Run — Forced Phase-Locked-Loop (PLL) — Forced Cmt . . . . . . . 27
Speed Controller with Current (Torque) Limitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Chapter 3
System Concept
3.1
3.2
3.3
1
Application Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Control Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3-Phase Sensorless BLDC Drive Using MC9S08MP16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 S08MP16 Modules implementation and H/W Synchronization . . . . . . . . . . . . . .
3.3.2 Sensorless Commutation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.3 Commutation and PWM Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1
3
4
4
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