【机械自动化】BLDC驱动器ESC

文章《【抢头条】迄今最全的无刷电机工作及控制原理分享-绝对...!》、《无感无刷直流电机之电调设计全攻略》中已经很详细的解释了无刷电机的工作原理，但是文章中没有介绍BLDC的驱动器。以ESC（Electric Speed Controller）为例，这是四轴飞行器上的无刷电机使用的一种无刷电机驱动器，也叫“电子调速器”，俗名“电调”，我使用过的电调以及配套的无刷电机长这样：

 

电调的三个蓝色线接到BLDC的三相，右边的红黑线接电源，左边的杜邦线接到控制器，控制器通过PWM信号控制电机转速，原理好像很简单。但是BLDC的工作原理好像不仅仅需要三相电力线，还需要相位传感器，用于检测当前转子的角度以判断如何产生下一个线圈激励信号，一般使用霍尔元器件来检测位置，如下图：

 

不过我使用过的电调模块和无刷电机好像并没有霍尔传感器的接线口，电机只有三相电力线与电调相连，没有其他传感器线，那这个电调是如果检测转子位置的呢？这里使用的是一个叫做BEMF的技术，在第三个参考文章中有介绍到该技术的原理，简单来说，无刷电机的三相线一般只有其中任意两根线通电，这时候另一相是不通电的，这时候这个“闲置”的一相就可以作为检测传感器，利用这个方法就可以实现位置检测。

参考 https://zhidao.baidu.com/question/710461076878792525.html 的内容：

“电调是电子调速器，英文electronic speed controller,简称ESC。针对电机不同，可分为有刷电子调速器和无刷电子调速器。它根据控制信号调节电动机的转速。

反电势法（BEMF）原理简单, 实现方便, 是目前应用最多的一种无位置传感器的位置检测方法, 但这种方法也有两个弱点, 即: 起动困难和误差补偿。当电机静止时或转速较低时, 反电势为零或很小, 很难通过反电势过零点检测来得到正确的位置信号, 故这种方法严重影响了电机的调速范围, 使得电机起动困难。

如果还想学习这些专业资料，可以到电机英才网上看看。”

TI公司有一款使用BEMF技术的BLDC驱动芯片：DRV11873，http://www.ti.com/cn/lit/ds/symlink/drv11873.pdf。

参考电路：

DRV11873的使用参考文章：

1、《利用NE555+DRV11873芯片设计制作一个硬盘电机驱动板》http://bbs.elecfans.com/jishu_583294_1_1.html

2、https://blog.csdn.net/zlllg/article/details/93506869

这里还需要再说说无刷电机的KV值，这里的KV不是千伏，而是KiloRotationsPerMinute / Voltage，也就是每增加1V电压，电机转速每分钟提高的千转数，例如1000KV的无刷电机在11.1V的电压下的空载转速为11100RPM。这里我一开始很疑惑，因为我控制电机转速是通过PWM控制的，我认为电调内部是通过调整电机三相信号的频率来调整电机的转速，但是学习到了上面的BEMF技术之后，突然想起来，BLDC是通过检测电机转子的位置来生成三相信号的，所以，电机的转速是取决于电机转子被电机定子的磁力产生的吸引（排斥）力，吸引（排斥）力越大，显然转子的运动速度越快，这样一来转速越快，而转子的转速决定了电调产生的三相激励信号的切换频率，因此决定BLDC转速的不是三相激励信号的频率，而是加在电机上的电流大小，也就是说加在电机三相上的电压越大，产生的电流也会越大，这样转速也会越高，这就解释了KV值得由来，电机的KV值和电机的极数、线圈的圈数以及线圈的电阻有关。举个例子，电机线圈的圈数相同情况下，电机线圈电阻越小，相同相电压产生的电流越大，因此电机的KV值约高。我们通过PWM信号控制电机转速，原理上其实是电调调整了加在电机上的相电压大小（可以使用PWM调节相电压），而不是改变三相激励信号的切换频率。

 

标签：三相,电机,BLDC,无刷电机,ESC,转速,驱动器,电调
来源： https://blog.51cto.com/u_12956289/2917266