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关于MK无刷电机控制

(2015-11-19 21:43:11)

 MK无刷电机控制,以下简称电调(ESC),采用6个MOSFET(3个P-MOS、3个N-MOS)作为控制臂,每个电机相位导通两个MOSFET,这样就涉及到一个换相的问题。换相时机选择是否恰当,影响电机的效率。
换相实际上就是切换MOSFET,因此控制的时机要准确,要保证一个同时只有两个MOSFET导通,若有一个未及时关断,会烧坏MOS管,甚至整个电路。
问题一:如何计算或知道电机到达换相的时间点?

下图是来自ourDev论坛高手的无刷电机运行一圈的示意图(示意图中的轴为转子,实际航模无刷电机轴一般是定子,外壳是转子)


http://s15/middle/69109d9ah790aa41d956e&690
http://s10/middle/69109d9ahba6a69779c59&690
http://s16/middle/69109d9ahba6a690fcc2f&690

部分无刷电机有霍尔传感器或其他传感器感知转子位置,以此作为控制的反馈信号。但在MK的ESC中,采用以下电路图的方式,通过MCU比较确定换相时间点。
http://s4/middle/69109d9ahba6a7d4f9203&690

PHASE_A、PHASE_B、PHASE_C分别连接电机的三相引线,NULL_A、NULL_B、NULL_C分别连接MCU(ATmega8)的3个ADC引脚,MITTEL连接MCU的模拟比较输入引脚AINT0。
问题二:该电路以何方式确定转子位置?MITTEL输出为什么会是PHASE_A\B\C的平均电压?

 

上篇中提出的疑问,在timegate 墨鸢的“无感无刷直流电机之电调设计全攻略”中有详细解释。先简单整理如下:
1. 航模由于对重量要求比较高,所以都采用无感无刷直流电机,结构简单,但由于启动时不能确定转子位置,所以启动控制是无感无刷电机的控制难点。

2. 无感BLDCM(无刷直流电机)通过第三相的感应电动势测量转子位置。例如,当AB两相导通时,转子旋转,同时C相线圈切割磁感线会产生感应电动势,而在AB相通电过程中,C相线圈会有过零点现象,即感应电动势的方向会发生转变。因此,我们可以通过检测感应电动势过零点得知转子位置。
但此时不是换相的最佳时间点。此时有两种方法换相:(1)由于正负感应电动势的绝对值接近,可以认为过零点的位置是旋转过程的中点,而假定这个过程转速是不变的,则正负感应电动势切割磁感线的时间是基本相等的。可以通过测量从通电到过零点的时间t,然后在过零点后的t时刻换相。(2)检测到过零点就直接换相。经过验证这种方法只会损失一点效率。
过零点检测就是通过ATmega8的模拟比较器实现的。

3. 检测过零点的典型电路如下:
http://s15/middle/69109d9ah790caf591eae&690
这是一个分压电阻网络,电容的作用是滤除电压中的高频成分,实际上可以省略。可以根据霍尔基夫定律计算平均电压和第三相电压。

其他相通电的情况类似。


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