[原创]无预定位、无反转的无刷直流电机直接启动
本帖最后由 jamesdeep 于 2015-7-8 11:09 编辑今年4月份开始接触电调，4月中旬开出第一块电调PCB，硬件使用N+P管，软件使用三段式定位启动；到5月份开出第二块电调PCB，硬件更换全N管，软件上发现三段式启动的弊端，准备更换方案，但是遇到了技术壁垒，举步难行；6月份软件终于找到突破口，开始从理论研究无刷直流电机无预定位、无反转的启动方法；6月底终于将理论转换成代码，成功完成无预定位、无反转的无刷直流电机直接启动。这一路走来可谓艰辛，但是看到如今电机顺利启动，心里非常开心，与大家分享。
下一步就是研究开环切入到闭环的控制方法。欢迎大家与我交流。
视频中展示的是每隔两秒启动一次，然后关断，再启动。以此验证启动成功率。
http://v.youku.com/v_show/id_XMTI3OTgxMzk1Ng==.html 不错的！方波？还是foc？ mark 等待楼主详细解说 响应速度，带宽如何？ 本帖最后由 jamesdeep 于 2015-7-8 12:20 编辑
tang0571 发表于 2015-7-8 11:36
不错的！方波？还是foc？
是方波的....电调新手怎么会一上来就搞FOC
带宽指的是什么？目前还没有外部接入PWM信号进行测试 等你慢慢讲解。
标准论坛尾巴。当你看到这个尾巴的时候就知道你的回复是正常的。 这里面难点就在于0转速的时候转子位置的检测，我采用的是电感法测量，根据转子永磁体对定子绕组有增磁或去磁的作用，使其电感发生变化，通过电感的变化来检测转子的位置。其实这并不是很新的技术，商用的电调该技术已经比较成熟了，只是还没有走进平民百姓家。国内也有很多文献对此进行了详细介绍，大家可以参考。 做的很不错，赞一个。 mandylion2008 发表于 2015-7-9 20:36
做的很不错，赞一个。
哈哈，大神我看了你的很多帖子，其实要做无预定位、无反转的启动方式也是因为看到了你的一个帖子回复，猛烈地抨击了三段式启动 楼主很强呀
能具体说说电感测量法吗？ FireHe 发表于 2015-7-9 22:19
楼主很强呀
能具体说说电感测量法吗？
关于电感法测量，看看这个吧 jamesdeep 发表于 2015-7-9 22:46
关于电感法测量，看看这个吧
这不就是传说中的 高频脉冲注入？
http://blog.163.com/iable@126/blog/static/762494272013103619037/
谢谢楼主，好资料。 赞一个 lz继续努力! 谢谢LZ分享。英飞凌也有类似的文档可参考
jamesdeep 发表于 2015-7-9 22:46
关于电感法测量，看看这个吧
感谢楼主分享好资料
这篇论文是难得的干货，赞一个！ 823032003 发表于 2015-7-9 22:57
这不就是传说中的 高频脉冲注入？
http://blog.163.com/iable@126/blog/static/762494272013103619037/
本质是一样的，检测电感就是通过注入短时脉冲来实现的 xk376632352 发表于 2015-7-10 09:01
谢谢LZ分享。英飞凌也有类似的文档可参考
谢谢分享，你分享的这篇文档也很不错！ xk376632352 发表于 2015-7-10 09:01
谢谢LZ分享。英飞凌也有类似的文档可参考
我仔细看了一下，我分享的那篇文章里面有一幅图和你分享的文章里的一幅图十分相似！哈哈 帅气，收藏了 应该就是高频注入，知道原理不是很难的。 jamesdeep 发表于 2015-7-9 13:36
这里面难点就在于0转速的时候转子位置的检测，我采用的是电感法测量，根据转子永磁体对定子绕组有增磁或去 ...
如果这样的话，岂不是可以全扭矩启动？{:biggrin:} rom 发表于 2015-8-7 23:00
如果这样的话，岂不是可以全扭矩启动？
可以的，不过启动电流大到超出你想像 请问楼主方波电调都是没有电流检测电路的，你怎么应用那个论文方法？ 梦幻之旅 发表于 2015-8-9 21:12
请问楼主方波电调都是没有电流检测电路的，你怎么应用那个论文方法？
谁说方波电调没有电流检测电路的？只不过利用PCB导线作采样电阻罢了，电流还是可以检测的 楼主实测电感法误检率高吗？ 梦幻之旅 发表于 2015-8-10 13:39
楼主实测电感法误检率高吗？
启动成功率如视频所示，调好了误检率是极低的。调试会花费一定功夫。 jamesdeep 发表于 2015-8-10 14:00
启动成功率如视频所示，调好了误检率是极低的。调试会花费一定功夫。
感谢你的资料，真的是很干的干货，看完受益匪浅。{:handshake:} 这份资料真的值得看，不知道楼主电机换相具体是怎么实现的 请问如果没有凸极效应的电机，利用电感法还有效果吗，我也在某些电机上试过，开6个脉冲，发现电流值没有区别 leeloo 发表于 2015-11-16 16:56
请问如果没有凸极效应的电机，利用电感法还有效果吗，我也在某些电机上试过，开6个脉冲，发现电流值没有区 ...
最新开发的“高精度电感法”启动技术，该技术能够在0转速以及低转速下准确获取转子位置，但经过深度改进后，可以适用于任何电机，不需要具有很高的凸极率！ 不明觉厉。。。 jamesdeep 发表于 2015-11-16 17:17
最新开发的“高精度电感法”启动技术，该技术能够在0转速以及低转速下准确获取转子位置，但经过深度改进 ...
有相关的参考文献吗，有的发给过链接或发我邮箱416901589@qq.com,谢谢 leeloo 发表于 2015-11-18 08:16
有相关的参考文献吗，有的发给过链接或发我邮箱,谢谢
见11楼 厉害，电动车可以不用霍尔了 jamesdeep 发表于 2015-11-18 13:06
见11楼
谢谢，我写代码做了实验，发现有的电机电流区分效果明显，有的几乎没有区分一样大 jamesdeep 发表于 2015-11-16 17:17
最新开发的“高精度电感法”启动技术，该技术能够在0转速以及低转速下准确获取转子位置，但经过深度改进 ...
你说的深度改进，能透露下是什么吗 楼主，你出来，你用注入的方法有噪音吗？ 学习了{:handshake:}，谢谢 楼主：我学习英飞凌的AP8018，就是A相高电平BC低电平，反过来通电是BC相通高电平A相通低电平。
实验发现我的波形和它给的波形不一致。
这是AP8018的电流脉冲波形。
下面是我实验的电流脉冲波形（绿色）
我的电流波形就是一个间隔一个会有电流波形从负的开始上升。
这个从负的上升的电流脉冲是两相给电压，一相给Ground时的波形。
这我就不懂了，想不通。
楼主能帮忙解惑一下吗？ 有会的大神看到，也帮忙看下，先行谢过！！！
不错的资料，多谢楼主 如果启动负载不同的话，不知道启动效果怎样？ 多谢楼主的资料，回头看看哈 继续调试启动吧!估计还是需要用高频注入进行定位!!!!!!! leeloo 发表于 2015-11-18 16:18
你说的深度改进，能透露下是什么吗
你好！通过看你回复的帖子，我知道你也在高频注入，我现在遇到的问题和你一样，我是采用两相通电，先ABBA BCCB ACCA ，仿照MK项目DelayM函数，测一次电流，发现不同位置采集到的电流值基本上差不多，得到的位置总是一样的。不知这个问题你解决没有？
通过看帖子我知道，高频注入多0转速测转子位置肯定是可行的。我要继续研究！如果你有解决思路希望能分享下，我的qq251995602 sailor.wu 发表于 2015-12-30 16:26
楼主：我学习英飞凌的AP8018，就是A相高电平BC低电平，反过来通电是BC相通高电平A相通低电平。
实验发现我 ...
你这个应该是每相的正向测试的电流由于电感特性续流而影响反向的第二次测试了。估计每次测试都需要作退磁处理等电流为0后再进行下一步测试 楼主，你好，你的脉冲是加了多长时间，这个方法对高速电机也适用吗 多谢分享 cxyhappy-boy 发表于 2016-2-23 11:26
你好！通过看你回复的帖子，我知道你也在高频注入，我现在遇到的问题和你一样，我是采用两相通电，先AB ...
{:smile:} 你好，我也是测试了，大概50uS的波形，AB ,BA, CB,BC,CA- AC，测出来的电流 值都一样，使用示波器看到的也是一样的上升波形，没有因为转子的位置而电流会不同。请教下，你现今有找到好方法？ 学习一下
做的很不错，赞一个。 向刻苦钻研的坛友学习 干货，谢谢分享 先插个眼 你好 请教一下 直流电机如何测试和测角度 mark 不错撒{:smile:}{:smile:}{:smile:}{:smile:} 谢谢分享 谢谢分享{:smile:} 请教一下，在六个脉冲以后定位出来初始位置以后，给相线通电，但此时电机速度比较低依然检测不到反电动势，这个时候怎么加速呢？达到检测反电动势的速度？ 先标记一下,有空再研究. 依行 发表于 2021-6-23 17:08
请教一下，在六个脉冲以后定位出来初始位置以后，给相线通电，但此时电机速度比较低依然检测不到反电动势， ...
(引用自60楼)
朋友，加速你做成功了吗？我按照AP08018的代码无法准确实现，现在可以静态定位，但没搞明白如何加速。。 sailor.wu 发表于 2015-12-30 16:26
楼主：我学习英飞凌的AP8018，就是A相高电平BC低电平，反过来通电是BC相通高电平A相通低电平。
实验发现我 ...
(引用自40楼)
大佬，您好。脉冲波形是这么打出来的，也是配置pwm定时器吗？ 一步中是一个脉动波形还是多个波形呀？ 本帖最后由 lpx280666373 于 2022-10-5 17:21 编辑
sailor.wu 发表于 2015-12-30 16:26
楼主：我学习英飞凌的AP8018，就是A相高电平BC低电平，反过来通电是BC相通高电平A相通低电平。
实验发现我 ...
(引用自40楼)
大佬，您好。我也遇到同样的问题，如何解决的，指点一下思路。谢谢
绿线：运放输出，无电容；
黄线：A相脉冲；
蓝线：B相脉冲；
粉线：C相脉冲；
我的转子不管在什么角度，每一步中的正向脉冲电流总是大于反向脉冲的电流，是哪里出了问题，希望大佬指点一下实验的方向。谢谢。 本帖最后由 lpx280666373 于 2022-10-7 12:53 编辑
Qhjh 发表于 2022-10-7 11:15
(引用自65楼)
感谢大佬。大佬您好，64楼的那个图是 A_BC，BC_A; C_AB,AB_C; B_AC,AC_B 的步骤参考 英飞凌的 AP08018。 Qhjh 发表于 2022-10-7 11:15
(引用自65楼)
大佬，假设就是图中的位置，第一步 BA、AB的电流最大，转子在什么位置，或者对应的换相步骤是哪一步呢？ 1.假设一个方向转，对应（换相表中）B+A-位置的下一步。转子位置和定子电感的关系呈马鞍型，英飞凌的方法，对普通无刷电机一次定位是无法直接获得转子准确的位置， 比如6个扇区其中某1个扇区 用峰值电流 识别 会出现误检，位置会差180度。但通过二次计算或二次定位，都可以做到100% 。
2. 用2相正反脉冲定位（见我贴图），转子位置可以一次定位到正确的120度范围内， 做无感不出现反转，这个辨别度够了， 可以二段式启动。 Qhjh 发表于 2022-10-8 10:42
1.假设一个方向转，对应（换相表中）B+A-位置的下一步。转子位置和定子电感的关系呈马鞍型，英飞凌的方法 ...
(引用自68楼)
感谢大佬指点。真心感谢。英飞凌的方法调了3天了还没有调试出来。64楼的那个波形现在有了好转，增加了低脉冲的时间不会有很规律的一高、一低电流了。
现在分别固定6个转子位置(对齐定子线圈的中心，定子不能分辨N、S极，我把转子拆出来，用的直径5mm的磁铁靠近转子找到最大的吸力的地方做了标记，此标记分别固定并对准定子线圈的中心) 6个位置读出来的值 5、4、2、5、4、2或3，
始终读不出来正确的1-6的值。 脉冲高电平时间长短、运放的放大倍数、adc采集的时间都尝试修改，还是不正确。还没有找到问题{:cry:}
大佬，您说的2次计算或两次定位是这么回事？两次定位是 6个位置每个位置定位两次 还是 6个位置循环定位2次？
您贴图的方法回头我也会尝试弄一下。 谢谢您。 可以上淘宝买个套联轴器和L定位架，拖一个有感无刷，取它的霍尔信号来观测。 -5、4、2、 - 5、4、2或3 ？ 是不是， 5，5., 4,4 ,2/3, 2/3 , -5,5,4,4 .....如果是 对于电动工具 ， 这样已经可以用了，有些位置认不出，就算了， 。 如果 是 5，5，4，4，2/3，2/3，“4 ，-5, 5，....，就要调整定位脉冲(H+L)时间，直到 测到的数据按渐大（或渐小）规律排列 ，尽量避免程序上做2次测量和分析（不值得去做，以后会明了的）、 从你给的数据上看，硬件上电流采样没问题，定位脉冲的参数也在向最佳靠近了。 Qhjh 发表于 2022-10-9 00:14
可以上淘宝买个套联轴器和L定位架，拖一个有感无刷，取它的霍尔信号来观测。 -5、4、2、 - 5、4、2或3 ...
(引用自70楼)
谢谢谢谢。我看英飞凌的波形图 定位之前 各项有通电的状态。和这个有没有关系？
还有就是，大佬，你贴图的方法有参考文档资料推荐吗？ lpx280666373 发表于 2022-10-9 11:59
谢谢谢谢。我看英飞凌的波形图 定位之前 各项有通电的状态。和这个有没有关系？
还有就是，大佬，你 ...
(引用自71楼)
大佬，红框内的波形我知道了，应该是 位置检测->换相->位置检测->换相...直到加速至反电动势成功检测。 Qhjh 发表于 2022-10-8 10:42
1.假设一个方向转，对应（换相表中）B+A-位置的下一步。转子位置和定子电感的关系呈马鞍型，英飞凌的方法 ...
(引用自68楼)
大佬，您好。您这个贴图有资料推荐吗，或者搜索什么 关键字 也行。 两段启动 是 定位-加速-定位-加速... 直到反电动势成功检测吗？谢谢谢谢。 两段启动你描述对的。其实你已经测试结果有 3，4位置够了、 ，如果非要找到6个位置， 那么放电脉宽、续流时间以及充电时间 相互关联，慢慢调，肯定是可以调出来的。但是获得的参数 只能适用于在调的板子， 换个板即使是同一批生产又会不同-。 Qhjh 发表于 2022-10-11 01:11
两段启动你描述对的。其实你已经测试结果有 3，4位置够了、 ，如果非要找到6个位置， 那么放电脉宽、续流 ...
(引用自74楼)
好的，感谢大佬。英飞凌的方法我才发现忽略了续流时间的调节，一直是一个固定的数。 看见您的指点我才发现，之前一直只调高电平和低电平的宽度。 我再尝试调节一下续流时间。
这两天再找大佬贴图的方法，没找到。但是找到了几篇别方法 其中有一篇，两个脉冲定位 0-30度，第三个脉冲确定N极。不知道效果怎么样。没敢尝试，还有不懂的地方。 还有就是
英飞凌的那个还没有成功。有点蒙。 是不是先换个思路？ 这三个时间和硬件和电机关系紧密， 除此没有什么其它的了，说简单就这样简单。 现在电动工具都是二段式，用示波器抓下波形，放电脉宽，续流时间，充电时间一目了然、 如果自己的板参数怎么调，还是找不准，就找找板子的元件或设计的问题。我踏到过便宜的国产小牌单片机的坑 ， 正常6脉冲定位，因为AD的问题，各种手段使尽，最后打7个脉冲，全位置识别才出来。 本帖最后由 lpx280666373 于 2022-10-12 13:19 编辑
Qhjh 发表于 2022-10-12 09:28
这三个时间和硬件和电机关系紧密， 除此没有什么其它的了，说简单就这样简单。 现在电动工具都是二段式，用 ...
(引用自76楼)
先感谢大佬，谢谢。
您的电流波形好干净啊。示波器的采样深度是3.5M个点吗？
我的5M个采样点，电流的干扰很大，50K的干扰频率。是不是硬件电路不合理了？分流电阻太小了0.00125R(4个5毫欧/3W并联)，
为了适配调试60W的电机把放大倍数改到了120倍。原本打算采样电阻也配合修改，可是采样电阻不拆大端子烙铁够不到就只改了放大倍数。
这个硬件是控制压缩机的，我拿过来当开发板用了，简单修改了一下放大倍数。
电流波形采集的是 PA2、C22电容已经拆掉。
1.示波器探头的接地线尽量短，无限靠近采样电阻端。 2. 我贴图的资料是某MCU销售发我司的文件，除了图外，内容远不及各类无刷论文，像环球时报前总编胡总说话一样，听君一席话还是一席话。对照此图我写过测试程序，效果和凌飞凌一模一样的， 只是它们两者的三个参数不同有稍微差别。 3，测试板子对不对。可以接电扳。 先用示波器抓出原厂的6个波形数据-电扳和你一样都是用英飞凌方法作脉冲定位，然后换上自己板，拆去电扳前面减速机构，用手捏转子转一格（2对极，位置感非常明显），测一次。 。 如果硬件不差错，参数反复调一，二十次，就能找到渐升或渐降的6个位置。 谢谢，大佬。您实验打的脉冲是单独开了一个定时器中断(如果开，多少us合适？)还是 利用pwm定时器的中断？
我用的pwm定时器的中断(31.25us)，为了省一个定时器。 我是做电动工具的， 根据MCU主频去选择 PWM频率 ，10K-20K都用过， 在PWM中断跑一个状态机，管理二段式启动和低速（AD模式）换相。 脉冲定位时，先关闭全局中断，等定位结束全局中断又继续使能。 定时器不多的片子，US延时函数不占定时器，用示波器可以调出一个非常好的1US踏步函数。你的方式用PWM中断做时间片也可以。 虽然 定位脉冲三个时间的关系相互关联，但时间精度不要求太高，可以摆动数十US。 比如我的数据，放电脉宽/续流时间：110-180uS ，充电时间900US-1200US 。 Qhjh 发表于 2022-10-13 13:15
我是做电动工具的， 根据MCU主频去选择 PWM频率 ，10K-20K都用过， 在PWM中断跑一个状态机，管理二段式启动 ...
(引用自80楼)
好的大佬，谢谢您。
在不通电状态下旋转一周定子有12个 顿挫感。那么当停止时转子会定到哪个角度上，俩定子中间还是与定子对齐？ 在不通电的状态下。
1、实验拆下定子，用一个磁豆找出吸力最大的位置(不知道N、S极)做上标记，小白贴处；
2、装回定子，不通电旋转定子，顿挫感位置对不齐定子铁芯的中心；
3、实验结果对不上定子中心，会偏一些；
做这个实验的目的还是想验证自己的英飞凌6脉冲实际结果和理论能不能对得上。但是2级对的磁场方向弄不明白了。
大佬，你那个电动扳手有购买链接吗，还是随便买一个是无刷电机的就行？现在手里没有正确的来对比，没有方向想了。
找电链锯和电扳手吧. 电链锯的无刷电机是独立一体化,.可以整个取出来. 电扳手 将它,前端减速机构拆了后,可以看见固定转子的轴承,不能继续再拆了.转子必须用轴承固定住,我贴一个电链锯的电机.
左边这个电机用于高级链锯,带霍尔. 右边则是普通款的链锯电机. Qhjh 发表于 2022-10-16 22:49
找电链锯和电扳手吧. 电链锯的无刷电机是独立一体化,.可以整个取出来. 电扳手 将它,前端减速机构拆了后, ...
(引用自82楼)
大佬，您好。感谢这段时间的帮助与指导。现在启动可以定位成功了。您贴的第一个图我就应该尝试一下。由于执着又抠了好几天还是没能得到想要的结果(个人能力有限)，最终放弃了英飞凌的方法。
转为大佬贴图的方法，实测效果还是比较好的，现在空载成功率非常高。谢谢大佬的指点。
现在想尝试一下大佬后面提到的两段式启动，我想了一下，第一次6脉冲找到初始位置，比如AB，接下来要通电的相是AC，假设通电一段时间断电再打一次6个脉冲，看看是不是脉冲AC的电流最大，如果
最大，换下一相通电......以此类推，一直到成功检测到反电动势过零换相。
这是我目前能想到的方法，但是对于我测试的24V/60W的电机，电流较小，单个正反定位的脉冲(AB-BA)周期(充电-通电-续流)需要将近2ms，一个是明显听见定位是的噪音，主要的是在打定位脉冲的时候，电机会
停顿12ms左右，这样会不会导致电机转不起来啊？估计是我的思路错了，希望大佬如果可以的话，能指点一下思路。
最后还是要由衷的要感谢大佬。谢谢您。
其实没有这么繁琐啊， 建议用示波器看一看，电动工具，6步定位之后的三相波形。 是直接闭环的{:smile:} 低成本板子，我会打2次，定位的声音很轻。给个细节图，你可以对比下 Qhjh 发表于 2022-10-28 08:59
其实没有这么繁琐啊， 建议用示波器看一看，电动工具，6步定位之后的三相波形。 是直接闭环的...
(引用自84楼)
谢谢，大佬。已经买来，一个电钻，一个剪枝机，已经发货了，期待。 本帖最后由 lpx280666373 于 2022-10-28 12:35 编辑
Qhjh 发表于 2022-10-28 09:07
低成本板子，我会打2次，定位的声音很轻。给个细节图，你可以对比下
(引用自85楼)
好的，我在调试一下定位。应该是我的采样电阻太小了。之前是1.25毫欧，目前增大到2.5毫欧了(51倍放大)，不行我在往大调一调。感谢大佬。
打两次判断 两次的位置一样算成功、还是后面那次？应该是2次一样吧。 2次要一样 本帖最后由 lpx280666373 于 2022-10-28 13:47 编辑
Qhjh 发表于 2022-10-28 13:05
2次要一样
(引用自88楼)
嗯嗯。 我的硬件脉冲要通电440us才可以相对可靠的定位。 Qhjh 发表于 2022-10-28 08:59
其实没有这么繁琐啊， 建议用示波器看一看，电动工具，6步定位之后的三相波形。 是直接闭环的...
(引用自84楼)
大佬，电钻回来了，测了一下三相启动波形。两次定位，第一次2-2，第二次3-3。然后应该也是拖起来的。 1.要说清楚，是启动前，电钻它做了两次定位检测。 从波形上看，每次定位都是准的， 否则，就不会有下一步。
2.从你给的波形上，4次换相之后正常了。 前4次（其实就是第一次）的换相参数要自己调出来。如： 第一次的换相时间，第一次的续流时间，这个两个参数非常重要，通用的经验值： 10-20MS。 剩下，要靠你自己摸索了， 可以说的我都说了。。 你说的对， 是它自己‘拖’起来了， 前面几步“或”靠强制换相，“或“靠不准的反电动势换相，先让电机动起来，启动占空比10-20% 。 几步之后就进入正轨了。这个就是二段式。 Qhjh 发表于 2022-10-31 10:00
1.要说清楚，是启动前，电钻它做了两次定位检测。 从波形上看，每次定位都是准的， 否则，就不会有下一步。 ...
(引用自91楼)
嗯嗯，谢谢大佬。
不错的资料，多谢楼主 jamesdeep 发表于 2015-7-9 22:46
关于电感法测量，看看这个吧
(引用自11楼)
大佬，您好。 看了您发的论文，有几个地方没有看懂，希望大佬指点一二，谢谢。
1、“长短脉冲”那副图片中，“B+C-合成的VT3 VT4”和 “桥”那副图片的驱动电路对不上啊， VT3 VT4 通电的相对应的应该是 B+A- 吧，还是我哪里理解不对了，B+C-应该是VT2、VT3？
2、“转子N在扇区100(4)时 为产生最大电磁转矩对应通电相应为B+C-”，这句没有理解。B+C-合成磁场的方向是扇区010(2)，与转子N极夹角大于或等于90度？
3、 论文中的实验是转子逆时针加速，转子N极初始位置在(B轴反向位置)，B+C-为长脉冲(合成磁场010(2)-N极)，会吸引转子的S极，应该是顺时针旋转吗？ 串不起来了？
这个很有用。 留下记号 感谢大佬解惑，学习一点。无感重载启动一直是我心中的痛点
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