硬件知识--无刷电机学习

男娘i 2024-04-20 00:24 56阅读 0赞

## 无刷无感电机控制 ##

控制难点：

*  电机启动
 *  转子位置的检测

对于高压无感方案来讲，除了软件上的难点之外，硬件设计也不容忽视，如硬件设计稍有不当，会导致整个控制板的干扰很大，从而加大了整个方案成功的难度。

以下主要针对低压的无感方案进行讨论，对于低压的无感方案来讲，市面上的硬件设计都大同小异，检测转子的位置的方式也都几乎都采用**反电动势检测法**。

### 一、为什么无感方案电机的启动如此困难？ ###

对于无刷电机来说，电机的运转是靠电子开关控制换相，如果想要电机正常高效的运转，就必须要知道转子的位置之后才能正常的换相，问题来了，电机没有传感器也没有转起来，所以转子的位置就不得而知了，所以**无感电机的启动就要自转启动，先让电机以一定速率自转，在电机自转的过程中，我们通过检测反电动势来得知转子的位置，从而得到正确的换相的相位**。

#### 调试电机自启动的参考经验 ####

*  （1）首先是自转，自转一定要让电机运转顺畅，不能打抖，同时也不能造成大电流，这是启动成功的非常关键的一步。如何达到这个效果，就要在调试的过程中**调节PWM的占空比**以及**换相时间的长短**。
 *  （2）启动步数不能少，也不要太多，一般十来步就够了，等电机运行十来步后开始检测反电动势，当检测到正确的反电动势后电机就正常的运转起来了。

### 二、如何检测反电动势 ###

检测反电动势的方法有两种：

*  （1）使用单片机内部AD采样反电动势信号来进行比较
 *  （2）使用比较器直接比较

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI4ODc3MTI1_size_16_color_FFFFFF_t_70] 上图是AD检测方案、比较器比较方案通用的电路原理图。

以比较器比较方案为例：当电机自转完成之后，打开比较器中断（比较对象为：中点电压与悬空相的电压值），当比较电压到来时立即换相，换相后再设置比较器的比较对象，即中点电压与当前悬空相的电压值，以等待下一次比较中断的到来。这种控制方式是没有延时30度电角度的控制方式，在一般的控制系统中，此控制方式可行，特别是做无感大电流大扭力的方案时，不延时的控制方式反而会更加稳定，带载能力会更强。但是这么做也有弊端，就是效率不如有30度电角度延时的高。

### 三、启动 ###

无感无刷直流电机（BLDC）最经典的驱动方式就是**三相六步换相法**  
基本驱动电路：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI4ODc3MTI1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
所谓的六步换相法即使按如下顺序通电：**AB->AC->BC->BA->CA->CB**  
当然，除此之外还可以使用其他的通电顺序，**只需要保证磁场的变化方向能构成一个旋转磁场即可**。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI4ODc3MTI1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/18/dabbca943bd84ec0b119be26e203cbe7.png
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