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如何去检测无刷电机的反电动势？有哪些方法？
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无刷电机
为什么无感方案电机的启动如此困难？
如何去检测无刷电机的反电动势？有哪些方法？
无感无刷直流电机（BLDC）最经典的驱动方式是什么？
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（1）
颜婷
2021-7-26 16:43:37
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
上图是AD检测方案、比较器比较方案通用的威廉希尔官方网站 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
基本驱动威廉希尔官方网站 ：
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。
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
上图是AD检测方案、比较器比较方案通用的威廉希尔官方网站 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
基本驱动威廉希尔官方网站 ：
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。
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