你了解无感BLDC吗?

      大家新年啊,我是程序小羊,我又回来了~因为最近忙于工作并且在准备毕业论文的事情,所以很久没有发视频也没有写文章了。今天给大家带来一篇关于电机BLDC的文章,可能大家会好奇,为什么近两篇文章我都写的都是关于电机方面的知识,因为我现在从事的工作内容就是电机控制,哈哈。

      至于什么切割磁感线运动什么的我在这里就不做说明,我主要想分享一下我在学习当中遇到的一些小问题,希望对大家有帮助!

      当我们学习电机的时候,会看到电机上面标明880KV,这里的KV什么意思呢?KV就是转速/V,电压每增加1V,无刷电机空转增加的转速值。比如1000KV,当电压为11V的情况下,最大空载转速为11*1000=11000rpm (RPM就是:转/分钟)

      什么是BLDC呢?BLDC就是六步换向,如下图:

      电机的控制又可以分为有感与无感,这里的感就是霍尔传感,有感我们写代码很好写,因为位置已经清楚了,但是无感就不一样了,无感在转动过程中,我们怎么才能知道转子处于哪个位置呢?可以利用检测悬浮相的感生电动势的过零点我们这里来举一个例子,如图a和图b,在AB通电期间,C是没有通电的,线圈CC'的C边,在图(a)中切割N极的磁力线并产生-一个正向的感生电动势,也就是我们经常所说的切割磁感线运动,在图(b)中确是切割S极的磁力线而产生-一个 反向的感生电动势了;C'边的情况也类似。(这里我们定义:在转子逆时针旋转时,C边切割N极磁力线和C边切割S极磁力线产生的感生电动势为正)。这说明,在AB相通电期间,如果我们去测量线圈CC,上的电压,会发现其间有一个从正到负的变化过程。

                                 六种通电情形下各绕组的电流和感生电动势

      根据以上情况可知:当t0时刻,为AB相通电刚开始时的情况,CC"产生的感生电动势的等效电路图如图(a)所示;而在tl时刻,为AB相通电快结束时的情况,CC' 产生的感生电动势的等效电路图如图(b)所示。由于中点电势值始终为6V,CC'的线圈产生的感生电动势只能在以中点6V电势为基准点的基础上叠加,假设在额定转速下CC'上会产生5.7V的感生电动势(线圈绕组AA'和BB'上产生的反电动势是很大的,两个加起来几乎略小于12V),那么在t0时刻,如果我们去测量C点的电压,其值应为6+5.7=11.7V;在t1时刻,C点的电压值应为6-5.7= 0.3V.在AB通电期间,只要监测电机C的电压,如果监测其低于6V,就说明转子已经转过了30°,到达了t0与t1中间的位置,只要再等30°就可以换向了。这也就是我们经常说的延迟30电角度换向。

         但是为了节省时间,我们不可能让CPU一直监测C点电压呀,那有什么东西可以干这个活呢?那么模拟比较器就出来了(如下图)。一旦C相输出电压低于6V,比较器马上可以感知并在输出端给出一个下降沿。其他情况以此类推,会在输出端出现上升沿与下降沿。

      那么接下来问题又来了,我们怎么知道这30°,这个很简单的,一种比较简单的做法是近似认为转子转速在这0°-60°的小范围区间内基本是恒定的:从AB相开始通电到检测出C相过零的前半段时间,基本等于后半段的时间。所以只要记录下前半段的时间间隔T1,等过零事件出现后再等待相同的时间,就可以换相了。还有一种暴力换向,就是一旦过零点就立马换向,这里我们不多说。有人也许会问,这个悬浮的中点电压是怎么测得的呢,又不能从中点引根线出来。其实这是通过一个设计很巧妙的分压电路根据A点和B点的电压值估计出来的,也就是这种方法。

      现在让我们来看看代码:

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