BLDC是啥?
1、BLDC俗稱(chēng)無(wú)刷直流電機,重點(diǎn)就是沒(méi)有換向器,它的定子是銅線(xiàn)繞成的線(xiàn)圈,轉子是永磁體。

2、BLDC控制,也就是咱們常說(shuō)的方波控制法。分為有感無(wú)感,有感最常見(jiàn)的是霍爾,磁編碼器;無(wú)感最常用的是反電動(dòng)勢觀(guān)測。
方波控制
方波就是每次只給三相電機的兩相通電,一相懸空。
為了防止短路,上下兩個(gè)功率管可不能同時(shí)打開(kāi)。
兩相打開(kāi)之后的磁場(chǎng)方向
根據右手定則,通電的導體產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可以知道:當U-W相通時(shí),兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行合成,就是磁場(chǎng)矢量。(磁體之間,存在同性相斥,異性相吸的原理)

三相共有六種組合:

對應六步換相:

電機正反轉
順時(shí)針我們叫正傳,逆時(shí)針我們叫反轉
V+U- W+U- W+V- U+V- U+W- V+W- (有一個(gè)特點(diǎn):按照UVW這個(gè)順序變化的是正轉)W+ W+ U+ U+ V+ V+,負也是這樣的。

帶霍爾的BLDC
霍爾就起到一個(gè)位置檢測的作用,看我們的轉子轉到哪個(gè)扇區了。
霍爾原理:磁敏感元件

所以當轉子旋轉的時(shí)候,霍爾的輸出會(huì )這么變:

對于相隔120°擺放的3個(gè)霍爾元件:(這里應該是只有一個(gè)極對數)

對應正轉反轉:

546231順序是什么鬼?
這可不是扇區。。!
其實(shí)歸因到最后,我們都要通過(guò)軟件對電機進(jìn)行控制的。
3個(gè)霍爾組成的是一個(gè)3bits寬的二進(jìn)制數:101、001、011……
所以我們就做了下面的假設:霍爾傳感器U值是bit2高位,V值是bit1,W值是bit0
對應的我們可以求出一個(gè)霍爾值:

而546231就是正傳的時(shí)候,對應的霍爾值。
霍爾值軟件上實(shí)現有什么要注意的?
霍爾就是三個(gè)高低電平信號嘛,重點(diǎn)在什么時(shí)候讀這個(gè)值。
建議放在中斷里,別問(wèn)為什么,問(wèn)就是實(shí)時(shí)性,特別是轉速賊高的時(shí)候,你根本來(lái)不及處理數據,導致?lián)Q相不及時(shí),轉速上不去。!
HallDate = 0;
HallDate = U<<2|V<<1|W<<0;
而且能用移位完成的運算,不要用加減乘除,在C里位運算是最快的。
這個(gè)時(shí)候你讀到的HallDate是一個(gè)0-7的數,怎么還有0和7?
0意味著(zhù)沒(méi)讀到霍爾值,7意味著(zhù)霍爾值受到了干擾,反正就是出問(wèn)題,趕緊檢查!
三相逆變電路的半橋是啥

注意了:半橋不是指上面那三個(gè)功率管,而是UVW三個(gè)半橋,U+U-這算是一個(gè)半橋。
咱們常說(shuō)的 上橋臂導通 或者 下橋臂導通 一定是指某一個(gè)半橋的。
為啥用PWM?
按照上面的理解,只要保證功率管上下橋臂打開(kāi)就行了,怎么又引入PWM了呢?
因為當我們直接把電源加載到線(xiàn)圈上,然后讓它持續一段時(shí)間,這會(huì )導致電機上來(lái)就以很高的速度狂飆,這還談何控制?
所以怎們就把持續的高低電平替換成PWM,用PWM來(lái)調制,很方便的控制線(xiàn)圈的電流,進(jìn)而控制轉子扭矩還有轉速(通過(guò)調節占空比)。

常見(jiàn)的PWM調節方式
咱們看別人代碼的時(shí)候,經(jīng)?吹绞裁碒_ON-L_PWM、H_PWM-L_ON……
這又是啥?
其實(shí)就是PWM調節方式,上面不是說(shuō)了要對電機進(jìn)行更好的控制,然后引入的PWM,但PWM調節的方式也有好多種。
按理論上應該有5種,但咱們只說(shuō)最常見(jiàn)的三種
H_ON – L_PWM:某一相上半橋始終保持高電平(也就是上半橋常開(kāi)導通),另一相下半橋始終以PWM方式控制

H_PWM – L_ON: 某一相上半橋始終以PWM方式控制,另一相下半橋始終保持高電平(也就是下半橋常開(kāi)導通)

H_PWM – L_PWM:上半橋和下半橋都是以PWM方式控制,這種控制必須是有死區,否則在換向的瞬間可能導致短路。

注意PWM的頻率盡量保持在20K左右,一是因為功率管限制,二十避免高次諧波的干擾。
BLDC方波缺點(diǎn)
1 方波控制發(fā)熱量大,損耗大。因為發(fā)熱是和電流平方成正比的,方波驅動(dòng)電機相電流只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)狀態(tài),線(xiàn)圈電流的脈動(dòng)峰值電流很大。
2 產(chǎn)生的磁場(chǎng)不連續,是跳躍的,造成很大的轉矩脈動(dòng)。引起振動(dòng),產(chǎn)生噪聲,使板載芯片或者傳感器性能下降。
當然也有好處,硬件成本低、控制算法簡(jiǎn)單。
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