BLDC是啥?
1、BLDC俗稱無刷直流電機(jī),重點就是沒有換向器,它的定子是銅線繞成的線圈,轉(zhuǎn)子是永磁體。

2、BLDC控制,也就是咱們常說的方波控制法。分為有感無感,有感最常見的是霍爾,磁編碼器;無感最常用的是反電動勢觀測。
方波控制
方波就是每次只給三相電機(jī)的兩相通電,一相懸空。
為了防止短路,上下兩個功率管可不能同時打開。
兩相打開之后的磁場方向
根據(jù)右手定則,通電的導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場方向可以知道:當(dāng)U-W相通時,兩個線圈產(chǎn)生的磁場進(jìn)行合成,就是磁場矢量。(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(yīng)六步換相:

電機(jī)正反轉(zhuǎn)
順時針我們叫正傳,逆時針我們叫反轉(zhuǎn)
V+U- W+U- W+V- U+V- U+W- V+W- (有一個特點:按照UVW這個順序變化的是正轉(zhuǎn))W+ W+ U+ U+ V+ V+,負(fù)也是這樣的。

帶霍爾的BLDC
霍爾就起到一個位置檢測的作用,看我們的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到哪個扇區(qū)了。
霍爾原理:磁敏感元件

所以當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時候,霍爾的輸出會這么變:

對于相隔120°擺放的3個霍爾元件:(這里應(yīng)該是只有一個極對數(shù))

對應(yīng)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn):

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

而546231就是正傳的時候,對應(yīng)的霍爾值。
霍爾值軟件上實現(xiàn)有什么要注意的?
霍爾就是三個高低電平信號嘛,重點在什么時候讀這個值。
建議放在中斷里,別問為什么,問就是實時性,特別是轉(zhuǎn)速賊高的時候,你根本來不及處理數(shù)據(jù),導(dǎo)致?lián)Q相不及時,轉(zhuǎn)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。
這個時候你讀到的HallDate是一個0-7的數(shù),怎么還有0和7?
0意味著沒讀到霍爾值,7意味著霍爾值受到了干擾,反正就是出問題,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功率管,而是UVW三個半橋,U+U-這算是一個半橋。
咱們常說的 上橋臂導(dǎo)通 或者 下橋臂導(dǎo)通 一定是指某一個半橋的。
為啥用PWM?
按照上面的理解,只要保證功率管上下橋臂打開就行了,怎么又引入PWM了呢?
因為當(dāng)我們直接把電源加載到線圈上,然后讓它持續(xù)一段時間,這會導(dǎo)致電機(jī)上來就以很高的速度狂飆,這還談何控制?
所以怎們就把持續(xù)的高低電平替換成PWM,用PWM來調(diào)制,很方便的控制線圈的電流,進(jìn)而控制轉(zhuǎn)子扭矩還有轉(zhuǎn)速(通過調(diào)節(jié)占空比)。

常見的PWM調(diào)節(jié)方式
咱們看別人代碼的時候,經(jīng)?吹绞裁碒_ON-L_PWM、H_PWM-L_ON……
這又是啥?
其實就是PWM調(diào)節(jié)方式,上面不是說了要對電機(jī)進(jìn)行更好的控制,然后引入的PWM,但PWM調(diào)節(jié)的方式也有好多種。
按理論上應(yīng)該有5種,但咱們只說最常見的三種
H_ON – L_PWM:某一相上半橋始終保持高電平(也就是上半橋常開導(dǎo)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(也就是下半橋常開導(dǎo)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(qū),否則在換向的瞬間可能導(dǎo)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
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(qū)動電機(jī)相電流只有開和關(guān)兩個狀態(tài),線圈電流的脈動峰值電流很大。
2 產(chǎn)生的磁場不連續(xù),是跳躍的,造成很大的轉(zhuǎn)矩脈動。引起振動,產(chǎn)生噪聲,使板載芯片或者傳感器性能下降。
當(dāng)然也有好處,硬件成本低、控制算法簡單。
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