FOC - BLDC六步换相驱动原理

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【全文大纲】 : https://blog.youkuaiyun.com/Engineer_LU/article/details/135149485

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1 . 前言

无刷直流电机在这里区分为两种，一是永磁无刷直流电机(BLDC)，二是永磁同步电机(PMSM)，这两者最主要区别在于前者径向充磁，后者轴向充磁，此篇文章主要讲述永磁无刷直流电机(BLDC)，这里不赘述基础原理，直接上干货

2 . 电机旋转原理

• 1 . 左手定则，掌心面向N极，四指指向电流方向，大拇指指向的就是洛伦兹力方向，如果大拇指指向的方向和转子在贴近，假设线圈固定动不了，磁铁从右向左靠近，N极在上，那么只有当电流是朝下方向时才会这样，也就是说电流方向会影响线圈产生的磁场方向，由于左手定则是相对线圈导体而言的，因此若以永磁体视角去看，线圈定子不动，则永磁体动，那么转子的方向就与洛伦兹力方向相反，因为线圈产生的磁场想从左到右靠近磁子，转子想从右到左靠近线圈产生的磁场

• 2 . 右手定则，掌心面向N极，大拇指指向运动方向，四指所向为感应电流方向，假设定子不动，转子向定子靠近，那么相当于定子线圈想往转子靠近，假设运动方向为从左到右，那么感应出的电流方向是朝上，与刚刚左手定则的电流方向相反，因此也在电机里称为反电动势，当电机永磁体旋转起来后，线圈感应出反向的电流，以上运动方向都是以线圈作为第一视角来看

• 3 . 安培定则，四指弯曲握住电流螺旋方向，大拇指指向N极，可以判断电机线圈通电方向对应的磁极方向，与怎么绕无关，无论正绕还是反绕，重点只在于电流方向

• 4 . 右手螺旋定则，如果只有一根导线穿过磁场，根据感应的电流方向，握住导线，大拇指指向电流方向，四指为周围磁场环绕方向

3 . BLDC特点

• 1 . 径向充磁
• 2 . 反电动势成梯形状
• 3 . 霍尔安装位置一般看厂家，对齐绕组或者偏离绕组60度

4 . BLDC反电动势投影位置

• 1 . 假设转子已经正方向(逆时针)转起来，若此时转子N对准A相时，反电动势投影在90度，也就是扇区三往扇区二过渡(011→010)
• 2 . 假设转子已经反方向(顺时针)转起来，若此时转子N对准A相时，反电动势投影在270度，也就是扇区五往扇区四过渡(101→100)

5 . BLDC换相时刻

下图整理出无感，有感的扇区换相点，相信很多人看网上讲解似乎是定子在拉着转子，确实，带霍尔的换相点可以这么想，但是当无感时，要考虑反电动势影响检测扇区的真实性，当延迟30度后再换相，也就变成120度拉，60度推。

6 . BLDC换相注意事项

1 .无感不能选中间换相是因为例如当前角度在300，设定AC，那么逆时针旋转，此时反电动势投影在刚过扇区1到扇区，此时逆时针正常旋转，但是旋转到0度时，反电动势本应该投影在大于90度临界点，扇区应转为2，但由于此时在AC驱动，A正，C负，靠B感应出正，就一直011，无法变到010扇区2扇区检测一直为3，因此转子旋转继续旋转到与AC矢量对齐30度，但由于惯性会继续冲到60度，此时转子再回拉到30度，此时反转了，因此感应出顺时针的反电动势应投影在扇区5，但是由于此时C输出为负，因此检测到的扇区为1，本来逆时针旋转扇区为1时，希望AB最大力矩拉动，现在转子在30度如果以AB拉动就变成了转子在30度往330度贴近，因此本想逆时针旋转变成了顺时针旋转。
2 . 无感霍尔中，当换相后根据续流引起比较大的di/dt干扰宽度，在程序中换相后避开这段干扰后再检测反电动势，否则误检出反电动势过零点换相导致异常

7 . 小结

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