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` 本帖最后由 Nancyfans 于 2019-9-4 17:28 编辑
一、前言 电机控制一般使用闭环控制，这就必须使用传感器，如：霍尔传感器、编码盘等。 但是有的应用场合下，难以安装霍尔传感器、编码盘，或者就算是安装好，也很容易损坏。 霍尔传感器、编码盘都属于位置传感器。那么，无位置传感器，是否也能控制电机？ 答案是可以的。 二、方案 VBUS测量电机的母线电压，假设电机由直流50V供电，则测量直流50V；由交220V供电，则测量直流310V。 IBUS测量电机总电流，可用于防过流、电流环控制。 Demand是给定的转速，用滑动电位器模拟转速的输入。 AN3、AN4、AN5引脚，用于测量电机的三相电压。 这样一来，没有了位置传感器，大大简化了设备的安装步骤。但是，会产生另外的一些问题。 电机如何启动？如何换相？如何调速？ 三、硬件 无位置传感器的电机控制暂时就讲解到这里，从上文，大家或许无位置传感器的电机控制存在影响较大，因此发烧友学院一直在致力于寻找有实战经验的硬件教育团队，希望能帮助硬件工程师们能快速入门学会并在工作中去应用。MOS管驱动使用L6388ED，其内部逻辑可以防止高边和低边MOS管同时导通。有自举电容让高边MOS导通。 在单片机初始化时，要给L6388ED的自举电容充电一段时间，否则高边MOS管可能不导通，或者不完全导通。 L6388ED内部框图如图所示。LIN=1，HIN=0，则LVG导通，HVG不导通，Cboot充电。 L6388ED自举电容的容值可以由手册上的公式计算得出，我这里控制低速电机，用的是10uF。 一旦自举电容充完电手，MOS管可以在一段时间内不需要充电，一般是电机每次启动时充电。 建议使用15V给L6388ED供电，使用12V的话，可能让MOS不导通或不完全导通，如下图所示。 测量三相电压，如下图所示，NET_W是W相的电压，而W可以直接接单片机的ADC，C11为100nF电容，该电容可以平滑相电压，不能去掉，否则无法检测反电动势。U相和V相与此类似，这里不再赘述。 平滑之后的波形，呈马鞍型，如下图所示。 四、单片机算法 该算法分三个部分，对齐转子、开环强制换相、利用反电动势闭环换相。 4.1 对齐转子。 先给自举电容充电，然后强制给某一相PWM，让转子对齐在一个固定的扇区。 这种方法在绝大多数的情况下都能对齐，若不能对齐，会启动失败，此时，重新启动即可。 对齐转子的时间不宜过长，针对本文的低速电机，对齐时间约200ms。 4.2 开环强制换相。 这里的开环是指未检测到反电动势，强制输出PWM，并且在预算好的时间换相，从而让电机转起来。 换相的方法，不同的电机可能不一样（如：极数不同），这里使用六步换相，如下图所示。 其中，+VBUS表示上桥臂给PWM，-VBUS表示下桥臂给高电平导通，斜线表示上、下桥臂均不导通。 上、下桥臂均不导通时，电机会产生反电动势。 4.3 利用反电动势闭环换相。 理想情况下，上、下桥臂均不导通时，在电机某一相电压检测到反电动势过零，但是过零时刻和实际要换相的时刻，相差30度角。所以，在检测到反电动势过零之后，要延时30度，再换相。 实际情况下，延时的30度还要根据单片机内部的ADC采样，滤波算法进行补偿，这里的补偿的角度一般是超前的。 假设超前x度，那么实际换相时刻为(30-x)度。 BEMF就是反电动势，红色箭头指向的是换相时刻，如下图所示。 但是，ADC采样的电压都是正电压，没有负，那就需要构造一个虚拟中性点。 把三相电压加起来取平均值，就是虚拟中性点。如下图所示。 把虚拟中性点当作是零点，这样就能做到过零检测。 虚拟中性点并不是一个恒定值，它的波形如下图所示，类似正弦波。 检测反电动势过零，有两种方法，一种是比较器，另一种是ADC采样后滤波。 用比较器的方法，优点是减少单片机的运算量，缺点是增加硬件成本。 用ADC采样的方法，优点是减少硬件成本，缺点是增加单片机的运算量。 由于这里需要用到的ADC采样率要求不高（20KHz SPS），所以用单片机内部集成的ADC即可。 这里采用ADC采样的方法。其滤波算法称为择多算法，在另一篇博文再详细介绍。 五、注意事项1、ADC要在PWM高电平的中部采样，可以避免毛刺的干扰。 2、六步换相的步调必须正确，否则无法检测反电动势。 六步换相有问题，可能不出现红圈中的竖线，也可能不出现蓝圈中的反电动势。反电动势有问题，电机无法加速。 3、可以使用互补的PWM，也可以使用上桥臂为PWM，下桥臂为高低电平。 4、黄色为经过比较器后的波形（非本文使用的方法），蓝色为经过电阻分压和电容滤波后的波形。如下图所示。 经过比较器后的波形会产生三条竖线，这三条竖线是由于换相引起的，所以在换相时，不判断过零。在不换相时，去抖，判断边沿翻转即是过零点，此方法比ADC滤波要简单一些。 5、换相时刻不正确的波形，如下图所示。 以下是相关全硬件无位置BLDC训练营课程推荐：（文末有惊喜福利等着你！） 训练营课程：张飞软硬开源：基于STM32的BLDC直流无刷电机驱动器（视频+硬件） 课程价格：原价899元，活动价829元 课程链接：http://url.elecfans.com/u/73ad899cfd对本次课程有疑问？迅速扫描下放二维码添加客服咨询，或直接添加客服微信：mlajsw96，备注【BLDC硬件】进行咨询 【福利惊喜在后面！】 活动时间：9月4日-9月12日 活动获得：BLDC十六节课免费在线学习 +BLDC大礼包！！ 如何获取免费学习机会？扫一扫下方图片二维码进群参与活动即可马上获得BLDC十六节课免费在线学习]如何获取免费学习机会？扫一扫下方图片二维码进群参与活动即可马上获得BLDC十六节课免费在线学习]【福利一】资深硬件专家张飞老师BLDC的付费课程第八部第1-16集限时免费学习 学过的都好评如潮哟~！而且给大家分享的还是16个章节！ 【福利二】BLDC资料大礼包 内含行业大咖演讲PPT、无刷电机原理图、调试技巧、国外经典教材等干货 大纲如下： 行业大咖研讨会的演讲PPT： 各类原理图： 以上，介绍得差不多了。对本次课程想要报名或咨询更多详细信息的学员！迅速扫描下放二维码添加客服报名和咨询吧！ ` 
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