本项目是一款基于 GD32F505VGT7 的双路三相无刷电机控制板,面向电机驱动、控制算法验证和双电机应用开发。硬件集成两组三相功率桥,并提供电流、相电压、母线电压、霍尔及温度采集电路,为后续EBIKE控制和保护策略开发提供基础。
项目使用 KiCad 完成原理图和PCB设计,固件采用 Keil + GD32F50x标准外设库 开发。目前已编写电机1开环调试程序,可通过串口设置电角频率、相电压幅值和旋转方向。
硬件组成
模块 | 设计内容 |
|---|---|
主控制器 | GD32F505VGT7,提供PWM、ADC及外设控制资源 |
双路功率驱动 | 两颗DRV8300NPWR及两组三相MOS功率桥,功率MOS采用IRFB4110 |
相电流采样 | 每路三电阻低侧采样,分流电阻名义值1mΩ,配合TLV9062放大与偏置电路 |
电压采样 | 两路电机三相电压及直流母线电压采样 |
位置与温度接口 | 两组霍尔接口及NTC温度采集电路 |
故障关断 | 比较器检测电流越界和母线电压异常,故障信号接入PWM门控及MCU定时器BREAK资源 |
板载辅助电源 | VBUS降压生成12V、5V,再生成3.3V,分别服务驱动、传感器和控制电路 |
对外接口 | SWD、UART、CAN/CAN FD收发接口、转把/PAS接口 |
制动电路 | 母线制动控制与外置制动电阻接口,实际能量和载流能力需单独核定 |
PCB配置 | 四层板,当前板厚配置为1.6mm,内层用于地和电源分配 |
硬件上的采样和保护模块为控制算法提供信号基础,各模块的实际精度、保护阈值及抗干扰性能需要结合PCB布局和实测校准确认。
当前固件功能
电机1调试程序采用三相正弦PWM开环驱动,主要包括:
20kHz中心对齐互补PWM,默认MCU死区配置为1µs。
上电关闭驱动,完成电流零点校准后等待手动启动。
自举预充、转子对齐、电压与电角频率斜坡启动。
串口设置旋转方向、目标电角频率和相电压幅值。
定时器触发的三相电流采样及母线电压监测。
软件过流关断、硬件故障响应、故障锁存和独立看门狗。
串口状态输出,便于观察电流、母线电压及运行状态。
当前固件面向额定36V电机的初步调试,默认目标为 5电角Hz、1.5V相对中性点电压峰值。电机极对数尚未确定,因此速度参数使用电角频率,不直接标为机械转速。
当前电机2保持关闭。霍尔闭环、无感估算、FOC电流环、速度环、温度控制策略以及CAN通信应用程序属于后续开发内容。
