请教：自制电调100%PWM可以正常换向检测反电动势正常，但是切换到非100%PWM反电动势检测

fm007 · 发表于 2010-2-3 03:36:06

如题，这个再用FPGA DIY 电调，希望得到大家的帮助！

vivalite · 发表于 2010-2-3 08:03:13

比较器输入上加个102小电容

lijieamd · 发表于 2010-2-3 11:56:31

不知道你说的比较器无输出是什么意思,是输出没有变化还是输出杂乱无章?

fm007 · 发表于 2010-2-3 13:45:36

回复【1楼】vivalite
-----------------------------------------------------------------------

                     三个4.7K星形连接，中性点作为比较器参考
                              |
采用的是UVW---------三个4.7K----------三个4.7K和104到地
                              |
                        比较器同相输入端

的结构，应该不用再接电容了吧！

回复【2楼】lijieamd
-----------------------------------------------------------------------
在比较器输入两端看得到带PWM的信号，转动转子看得到上面叠加的电压（上面有时候带一些比较高的毛刺），但是比较器无输出！

lijieamd · 发表于 2010-2-3 17:38:20

难道是传说中的比较器输出忘记加上拉电阻了?
另外看不懂你的图,能否画个SCH

fm007 · 发表于 2010-2-3 18:49:36

回复【4楼】lijieamd
-----------------------------------------------------------------------

呵呵，比较器有上拉电阻的，在PWM100时，比较器输出、反电动势波形均正常，但是非100，也就是说PWM动作时，就出现无换向脉冲输出的问题！

图借用hn_ny_dxs兄“驱动你的无刷电机”里面的，比较器是339！

反电势检测 (原文件名:驱动你的无刷电机.jpg)

lijieamd · 发表于 2010-2-3 19:46:39

那么PWM频率是多少呢

fm007 · 发表于 2010-2-3 19:50:51

19K，38K都试过，PWM是正常的！

lijieamd · 发表于 2010-2-3 20:11:00

那就只好看看比较器输入是否正常,就假设按这个输入应该有什么输出,画个图看看

fm007 · 发表于 2010-2-3 20:17:52

呵呵，我测试过，比较器同相端和反相端信号比较正常，就是有PWM的噪声干扰，电平变化都是正常的，估计是噪声的问题！
非常感谢楼上lijieamd 兄的帮助，继续努力中！

fm007 · 发表于 2010-2-3 22:02:46

呵呵，搞定了，把单边PWM换成双边PWM（之前采用的是自主升压），干扰小了很多，现在可以正常换向了！
虽然这样功耗是大了些（开关次数增加）~
但是感觉很稳定，现在PWM从300加到1023都很好，现在准备研究启动！

fm007 · 发表于 2010-2-3 22:14:56

因为上下PWM同时关断后，外面虚拟中性点的电压能在PWM开通和关断保证是差不多的，但是如果只有单边PWM的话，在开和关时中性点的电压是不一样的！

但是双边同时PWM也带来一些问题：
1.开关损耗变大
2.由于上下管开通关断速度不一致，导致可能在虚拟中性点上出现毛刺，但是这些毛刺的影响应该不大，远没有单边PWM时波动的厉害

还想请教大侠们如何在单片PWM时，取出PWM ON或OFF时的状态！

vivalite · 发表于 2010-2-4 03:43:00

用二三通电，加上同步整流，相信电流会更平滑

fm007 · 发表于 2010-2-4 11:42:06

回复【12楼】vivalite
-----------------------------------------------------------------------

老兄可否详细说一下？
什么是“二三通电”？
同步整流倒是知道，就是电路太复杂！

lijieamd · 发表于 2010-2-4 12:30:10

你用了低通滤波的异步检测策略,就已经不存在什么PWM ON OFF了,要用同步检测才有那个概念
还有你现在所采用的半桥两管同时关断的方式有个很大的问题,就是关断以后没有续流通路了,消磁时间会变的很长很长,会降低效率和高速运行时的稳定性
而同步整流是采用半桥互补对称PWM,不知道你用的栅极驱动是什么样的,反正采用那种下管直驱,上管一个三极管上拉的那种驱动在10KHZ以上是肯定会杯具的,要么用半桥栅极驱动芯片,要么自己分立搭图腾柱

fm007 · 发表于 2010-2-4 19:42:47

1.我就是看那几个电容很不爽，想去掉它们！
2.管断后还有的，只不过续流路径不一样了，关断一个时是对地续流，关断两个可以通过对应桥臂的另一个二极管续流！关断两个后能够保证PWM ON和PWM OFF期间虚拟中性点的点位基本保持不变，但是如果只关一个，那么中性点电位在ON和OFF是完全不同的！具体画出续流通路和开通时的等效电路就可以看出来！

fm007 · 发表于 2010-2-4 19:47:44

呵呵，驱动不会有问题的，我用了主动升压电路，每一路全部是图腾柱（包括下桥臂），实测驱动波形在40KHz的开关频率下没有什么问题（驱动上升时间大概1us左右）！所有MOS全部是110A的IRF3205~

lijieamd · 发表于 2010-2-4 20:36:42

按照你说的双边PWM,并不是续流路径不一样,而是没有续流路径了
只有单边PWM和同步整流才有续流通路

(原文件名:PWM ON.JPG)

(原文件名:PWM OFF.JPG)

vivalite · 发表于 2010-2-5 00:07:09

哦抱歉我说的是三三导通，不是二三。

相续表
点击此处打开 ourdev_532503.gif(文件大小:1.23M，只有400K以内的图片才能直接显示) (原文件名:4.gif)
点击此处打开 ourdev_532504.gif(文件大小:1.13M，只有400K以内的图片才能直接显示) (原文件名:5.gif)

fm007 · 发表于 2010-2-5 00:39:08

回复【17楼】lijieamd
-----------------------------------------------------------------------

呵呵，第二幅图您搞错了，Vb可以从上管的体二极管经过电源续流的，这时Vb约等于VCC，Va约等于0；与PWMON时的Va=Vcc，Vb=0，对于中性点电压（中性点相当于两个电感分压）来说是基本不变的！

fm007 · 发表于 2010-2-5 00:41:35

回复【18楼】vivalite
-----------------------------------------------------------------------

谢谢老兄，我试试！

lijieamd · 发表于 2010-2-5 02:15:47

回复【19楼】fm007
-----------------------------------------------------------------------

您说的那种双边PWM情况下,续流时Vb并不是VCC,请来看看三种PWM方式下的电流通路

这是采用上管PWM方式,PWM分别是ON 和 OFF时的电流通路
可以看到OFF时Va被钳位于-Vd(体二极管压降),忽略Rds,Vb是0,因此在忽略反电势ea和eb,中性点是-Vd/2

(原文件名:上管PWM ON.JPG)

(原文件名:上管PWM OFF.JPG)

这是采用下管PWM方式,PWM分别是ON 和 OFF时的电流通路
可以看到OFF时Va被钳位于Vdc(电源)+Vd(体二极管压降),忽略Rds,Vb是0,因此在忽略反电势ea和eb,中性点是Vdc+(Vd/2)

(原文件名:下管PWM ON.JPG)

(原文件名:下管PWM OFF.JPG)

这是采用双边PWM方式,PWM分别是ON 和 OFF时的电流通路
忽略反电势ea和eb,中性点会在Vdc/2

(原文件名:双边PWM ON.JPG)

(原文件名:双边PWM OFF.JPG)

这是对于各种PWM方式下PWM OFF态的中性点分析

从功耗角度来分析
单边PWM在OFF态时,续流通路上有一个Rds和一个Vd
而双边PWM在OFF态时,续流通路上有两个Vd,一个Rs(电池内阻)
而同步PWM时,续流通路上只有2个Rds

从检测反电动势角度来分析,如果是采用的同步PWM检测策略,由以上分析可知在单边PWM调制,PWM OFF态的初期检测是不明智的
而如果采用的是楼主的异步PWM检测(也就是低通滤波),那么这些分析都是不必要的,因为低通滤波会平滑所有这些钳位事件,因为这些钳位事件的频率都是和PWM频率一样,在低通滤波上呈现一个极大的衰减,剩下的只是反电动势而已

fm007 · 发表于 2010-2-6 13:52:24

谢谢老兄详细的分析，我了解您的意思了！

最开始我使用上下PWM的原因只是为了保证在PWM ON和PWM OFF过程中，保证虚拟中性点的电位不发生移动（都是近似于Vdc/2），从而减少PWM噪声的影响！

lijieamd · 发表于 2010-2-6 15:52:22

我想看看楼主的电调相线的波形

fm007 · 发表于 2010-2-7 06:02:29

好的，等我拍了照片传上来

sctwp · 发表于 2010-2-19 08:48:05

标识

tiancaigao7 · 发表于 2010-3-15 19:14:42

其实可以通过中性点的波动和VCC/2来比较判断过零点，这样只需要一个外部中断捕捉边沿就可以了。

13590955160 · 发表于 2010-3-24 21:46:33

XUE XI LE

ottife · 发表于 2010-4-9 22:37:06

mark

DIDADI · 发表于 2010-4-11 10:27:12

MARK

justsun · 发表于 2011-2-28 21:10:25

现在正在摸索，谢谢……

yishan · 发表于 2011-6-12 18:24:41

lijieamd对无刷电机的理解很深入。但事实上很多模型上的无刷电机是三角形接法的。请lijieamd接着分析一下三角形接法的反电势。

tomatoyyh · 发表于 2011-7-22 14:30:49

mark

simple_BLDC · 发表于 2011-9-8 14:04:22

talangxue · 发表于 2011-12-30 14:58:22

mark

huaifeng · 发表于 2012-1-5 22:36:46

mark

ma699 · 发表于 2012-2-9 11:14:21

很好！

wakhs · 发表于 2012-2-14 09:39:51

mark

kjofchina1 · 发表于 2012-2-14 10:11:13

还行

inspiriting · 发表于 2012-4-13 15:57:08

好贴不能沉

虫虫好 · 发表于 2012-4-17 11:23:28

本帖最后由虫虫好于 2012-4-17 16:32 编辑

不知道你说的比较器无输出是什么意思,是输出没有变化还是输出杂乱无章?[/quote]

你好，小弟最近也做了块BLDC的小板子，想做无感的但是调试的时候出现了点问题，望不吝赐教；

我pwm 过光耦以后给了IR2132 作为输入，10K的载波信号，此时示波器观察信号正常（见图），但是经过2132输出后给mosfet的驱动信号发现不正常了：
1，上桥臂驱动信号  我的输出应该是0.8左右的高电平才对，但是他貌似占空比是变化的0.8的占空比以后是个近似0.5的占空比，下桥臂也不正常
2，2132自举通过4148  和1uf的电容来完成的  我看手册上说Gate drive supply range from 10 to 20V 但是我的上桥臂输出25V，我2132供电15 自举也用的这个电源  是不是自举时间不够不能到30  还是就根本道不了30V ？
然后25超出了mosfet栅极驱动电压会产生说什么影响
下桥臂15V 但是波形不对

3我是2对极小电机  2000转的时候  2.5ms强制换一次向反电势波形特别的... 附图

谢谢指教

虫虫好 · 发表于 2012-4-17 12:23:54

虫虫好 · 发表于 2012-4-17 12:26:57

虫虫好发表于 2012-4-17 11:23
不知道你说的比较器无输出是什么意思,是输出没有变化还是输出杂乱无章?

你好，小弟最近也做了块BL ...[/quote]

虫虫好 · 发表于 2012-4-17 15:23:16

虫虫好发表于 2012-4-17 12:26
你好，小弟最近也做了块BL ...

[/quote]

害人虫 · 发表于 2012-5-3 22:06:17

vivalite 发表于 2010-2-3 08:03
比较器输入上加个102小电容

版主你好，我最近做无刷用的反电势零点检测滤波后的端电压程梯形波，但是幅值会发生变化请问是怎么回事啊，我是带着霍尔测得转速闭环感觉速度变化应该不大，反电势不应该变化那么大，测试滤波前的端电压信号波形也不是很稳定但是幅值没有改变谢谢

vivalite · 发表于 2012-5-3 22:43:58

害人虫发表于 2012-5-3 09:06
版主你好，我最近做无刷用的反电势零点检测滤波后的端电压程梯形波，但是幅值会发生变化请问是怎 ...

反电动势幅值和电机转速有关，速度越高幅值越大，当反电动势=电源电动势时电机就达到了最高转速不会上升了。

害人虫 · 发表于 2012-5-4 15:14:24

vivalite 发表于 2012-5-3 22:43
反电动势幅值和电机转速有关，速度越高幅值越大，当反电动势=电源电动势时电机就达到了最高转速不会上升 ...

恩是的，但是我在转速闭环感觉速度变化应该不大但是反电势幅值波动还是比较大我感觉自己的换向也没有问题找不出是哪的问题

vivalite · 发表于 2012-5-4 21:36:22

害人虫发表于 2012-5-4 02:14
恩是的，但是我在转速闭环感觉速度变化应该不大但是反电势幅值波动还是比较大我感觉自己的换向 ...

我觉得可能与你的单片机处理速度有点慢有关，电机转子实际已过换向点但迟迟未换相，相位不正确转子的动能转化成电能在电机线圈里产生震荡，然后就是你观察到的反电动势有大有小现象。

害人虫 · 发表于 2012-5-4 23:11:03

vivalite 发表于 2012-5-4 21:36
我觉得可能与你的单片机处理速度有点慢有关，电机转子实际已过换向点但迟迟未换相，相位不正确转子的动能 ...

版主我用的DSP2812 速度还可以呀，但是您也提到了一点也是跟换向有关系，我现在换向是一路互补输出（互补的下桥给上桥自举电容充电）一路关闭还有一路下桥 pwm 应该不会有问题吧

vivalite · 发表于 2012-5-5 06:09:50

害人虫发表于 2012-5-4 10:11
版主我用的DSP2812 速度还可以呀，但是您也提到了一点也是跟换向有关系，我现在换向是一路互补输出 ...

DSP不慢，但这种现象是三相换向不平衡，也有可能问题出在你的外围驱动电路上，比如某一桥开启或关闭时间和其他桥不一样，甚至电机3相绕组电感量不一样也会造成这样的效果，这些你必须用软件做自适应性微调了。

电机转起来后因为三相交替导通，不需要额外用一相下桥给电容充电。看来你用的是采用三三导通的方式驱动的，换成二二导通可靠性和输出扭矩都可以比三三导通强一些。

害人虫 · 发表于 2012-5-5 09:54:04

本帖最后由害人虫于 2012-5-5 09:59 编辑

vivalite 发表于 2012-5-5 06:09
DSP不慢，但这种现象是三相换向不平衡，也有可能问题出在你的外围驱动电路上，比如某一桥开启或关闭时间 ...

版主您好，非常感谢您这么耐心，关于您说的三三导通V123，V234 V345 这样依次导通对吧，而我现在是hpwm lpwm的模式 61,12 23。。。只不过我在61导通的时候在1pwm off的时候开起了 pwm2，在1pwm on时 6 pwm on ，此时下桥2是off状态应为我1和2 互补输出。同理23的时候在3pwm off开启了 pwm4。
关于说的导通桥时间不一样，对Ac BC这样的导通我也看过他们的电周期，时间关系也是对应的。
关于说不用给电容充电，在其他相导通的时候来冲，我也想过但是如果那样的话 IR2132出现的栅极信号有时候不是很稳定，感觉冲上了对续流路径会有影响别的应该没什么事吧

今早上我也为我的霍尔换向表错了导致的反电势波形忽大忽小试验了6组其中有2组还是梯形波但是还是户大忽小

vivalite · 发表于 2012-5-5 12:20:38

本帖最后由 vivalite 于 2012-5-4 23:26 编辑

害人虫发表于 2012-5-4 20:54
版主您好，非常感谢您这么耐心，关于您说的三三导通V123，V234 V345 这样依次导通对吧，而我现在是hpwm ...

你的方法大体来讲是二二导通，上下管同时做PWM。我做过实验，上下管同时做PWM的反电动势>单侧PWM的二二导通>交替PWM三三导通，实际应用上很少见到上下管同时PWM的，那样上下同时关闭的情况下反电动势的泄放途径就是MOS里的体二极管，这样做MOS发热大，也没有其他明显益处。
还有你16导通时12互补，我觉得错了，1关闭时线圈ab电流反向，n点电位开始降低，这时你把2开了，nc线圈导通，虽说这样会使n点更迅速拉到地电位但流过nc的电流产生了不正确的磁场，这个磁场虽说衰减速度很快但依然会对转子造成轻微机械冲击，由于现实中无刷电机制造时转子的平衡度还有线圈的电感不是绝对均衡的，所以每次冲击造成的位移都是有多有少的，电机的机械惯性把这个震荡“低通滤波”了一下，体现在你的示波器上就是反电动势幅度一会高一会低。从你的示波器图上估算这个低次谐波的周期是480ms，你的换向周期是15ms，15/480=1/32，这个情况还不算太厉害的，如果再厉害一些你的电机噪声、电流会很大，甚至无法启动。

三三导通可以降低反电动势，不少成功的无感电调是用三三导通做的。
如果你想做二二导通同步整流的话16导通时应该是同侧管14互补，其他桥以此类推。

关于电容充电问题你大可放心，现在别说无感电调了，就连500W无感电摩控制器都没有专门给电容充电的导通环节。另外无感电摩控制器基本上都是三三导通的。

vivalite · 发表于 2012-5-5 12:37:02

本帖最后由 vivalite 于 2012-5-4 23:41 编辑

害人虫发表于 2012-5-4 20:54
版主您好，非常感谢您这么耐心，关于您说的三三导通V123，V234 V345 这样依次导通对吧，而我现在是hpwm ...

更加能说明问题的，我比较了一下你的2幅示波器照片，反电动势大的情况下比反电动势小的情况下3次换向快了4.5ms，平均每次换向快1.5ms。通常小型无刷电机线圈的时间常数也在1.5ms左右，如果你有LCR精密电桥的话最好量一下电机三组线圈10KHz的电感和电阻，这样就更容易确定问题所在了。

害人虫 · 发表于 2012-5-5 13:00:02

本帖最后由害人虫于 2012-5-5 13:27 编辑

vivalite 发表于 2012-5-5 12:20
你的方法大体来讲是二二导通，上下管同时做PWM。我做过实验，上下管同时做PWM的反电动势>单侧PWM的二二导 ...

版主，您好，说我的换向周期15ms，这点好像不对吧  反电势周期等于6倍的换向周期算出来在2000转的时候 2.5ms换一次相（2对极电机）。

  关于上下桥同时pwm 主要是考虑到了即便是在续流态电机中性点电压不变，对于外部虚拟的中性点就不是这么个情况了，感觉对于异步策略来说续流是不是对中性点监测没有影响啊，确实这个调制方式功耗最大。
刚才看了下代码我测试的这个图是根据 pwm1 4互补 6pwm测试的（之前弄过好多次pwm互补那  乱了不好意思）。
关于说转速  影响反电势，我在霍尔开环和位置闭环（精度不太理想）都看过波形都是不稳定，哎无语

我之前测试过电阻用高精度的万用表每相相大概0.6欧，测量10k的电感，10k对应载波吧测电感摸不着头脑？？？我20K的载波

关于版主24.5ms那个图我数了一下大概也是6个格子和第一幅图差不多  还是很感谢版主帮我解决这个问题

vivalite · 发表于 2012-5-5 13:37:39

本帖最后由 vivalite 于 2012-5-5 00:40 编辑

害人虫发表于 2012-5-5 00:00
版主，您好，说我的换向周期15ms，这点好像不对吧反电势周期等于6倍的换向周期算出来在2000转的时候 2 ...

哦没注意看，忽略15ms，这个不是关键的东西。
就是说现在你用的是同步整流的二二导通方式，这种导通方式是可以的，但是最好还是单侧PWM，这样减少续流阻抗，降低对转速的影响时间，也能降低功耗。
10KHz是LCR表测电感的载波频率，有20KHz的最好，但目前我没见过。

24.5ms的图可能因为照片角度问题数不准。

害人虫 · 发表于 2012-5-5 13:53:23

vivalite 发表于 2012-5-5 13:37
哦没注意看，忽略15ms，这个不是关键的东西。
就是说现在你用的是同步整流的二二导通方式，这种导通方式 ...

版主你好，我是对端电压引号低通 +高通RC滤波的异步策略我改成用单边pwm了（pwm1,4互补 6恒通）纠结的反电势还是忽高忽低，我在捉摸一下午看看，谢谢。
关于那个LRC 没用过源以为10K 是自己的调制频率

vivalite · 发表于 2012-5-5 14:06:27

本帖最后由 vivalite 于 2012-5-5 01:09 编辑

害人虫发表于 2012-5-5 00:53
版主你好，我是对端电压引号低通 +高通RC滤波的异步策略我改成用单边pwm了（pwm1,4互补 6恒通）纠结 ...

RC滤波会造成相位延迟，你的R、C在安装前有没有Match过？焊接有没有虚焊？这些也会影响反电动势过零的检测。

外围器件没有完美的，不如编个程序根据反电动势大小做参数边际扫描并自动学习调整，这样适应性就强了。

害人虫 · 发表于 2012-5-13 21:35:34

vivalite 发表于 2012-5-5 12:37
更加能说明问题的，我比较了一下你的2幅示波器照片，反电动势大的情况下比反电动势小的情况下3次换向快了 ...

版主你好又来麻烦你来了还是无刷电机的问题 U相对地电压是梯形波了但是分压滤波后就不理想了图在下面的连接里谢谢
http://www.ourdev.cn/forum.php?m ... id5818311pid5818311

害人虫 · 发表于 2012-8-20 08:33:07

vivalite 发表于 2012-5-4 21:36
我觉得可能与你的单片机处理速度有点慢有关，电机转子实际已过换向点但迟迟未换相，相位不正确转子的动能 ...

兄台你好，相请问下在MK的反电势检测电路上去掉电容后就是常说的同步检测吗，如果是请问下这个同步检测有出处吗，这个同步检测可以称为直接反电势检测吗谢谢

vivalite · 发表于 2012-8-20 09:11:53

害人虫发表于 2012-8-19 19:33
兄台你好，相请问下在MK的反电势检测电路上去掉电容后就是常说的同步检测吗，如果是请问下这个同步 ...

可以这么说的。不过电机线圈电感也会造成一定相电流的延迟，所以你还是要根据这些参数做微调的

害人虫 · 发表于 2012-8-20 09:16:20

vivalite 发表于 2012-8-20 09:11
可以这么说的。不过电机线圈电感也会造成一定相电流的延迟，所以你还是要根据这些参数做微调的 ...

兄台你好这个同步检测有出处吗查了半天资料没找到相关是不是工程里约定俗成的这么叫吧书上没这个定义吧

vivalite · 发表于 2012-8-20 09:26:24

害人虫发表于 2012-8-19 20:16
兄台你好这个同步检测有出处吗查了半天资料没找到相关是不是工程里约定俗成的这么叫吧书上没这个 ...

书上没有的，都是些实际经验

害人虫 · 发表于 2012-8-20 12:46:38

vivalite 发表于 2012-8-20 09:26
书上没有的，都是些实际经验

好的谢了

球球 · 发表于 2013-1-4 22:00:18

mark 回看

ljh407055315 · 发表于 2013-12-26 10:22:07

看看。。学习了很多知识！！

xiangyuan_122 · 发表于 2014-11-28 09:41:20

分析的不错，mark下

王二狗子 · 发表于 2015-9-8 09:44:28

学习了~正在做无刷，受益匪浅

浪子怀海 · 发表于 2016-4-11 22:50:17

mark，楼主你的电调效率怎么样

请教：自制电调100%PWM可以正常换向检测反电动势正常，但是切换到非100%PWM反电动势检测

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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