BLDC 被动提速，VM 被拉高

只看该作者 · 2021-2-15 14:36

hello , 各位大佬春节好 ~~~
最近在做BLDC 的驱动，驱动方式为六臂全桥驱动电路。如附件中所示。
控速方式为上桥PWM ，下桥开。通过Hall的状态来换相。
在固定PWM 占空比不变的情况下，给电机稍微施加一个力，让其被动加速，发现VM 被拉高。

怀疑是电机被动加速的时候，电机的反电动势会变高。
电机的反电动势应该和电机的转速有关系，可是当时发现电机被动提速后速度也不是很高，所以不理解为什么VM 会被拉高。

希望各位大佬不吝赐教~~

只看该作者 · 2021-2-15 14:40

补充：
情况一：设定PWM为60% ，电机速度为4200RPM ，无外力的情况下VM 不会被拉高。
情况二：设定PWM为40% ，给电机施加外力，让其被动提速，但实时速度不超过4000RPM ，发现VM 被拉高。

只看该作者 · 2021-2-16 10:28

补充情况2 ：
指定PWM 占空比为95% ，下一时刻占空比改为10% ，发现VM 会被拉高。
PWM 使用的为互补PWM ，且某一相位时，上桥PWM ，下桥MOS 常导通。

1万 · 2021-2-16 13:25

这是电机处于发电状态，给VM充电了吧。

只看该作者 · 2021-2-16 16:35

lvyunhua 发表于 2021-2-16 13:25
这是电机处于发电状态，给VM充电了吧。

感应电动势和电机速度有关系，切割的磁感线越快，感应电动势越大。正常运转没被动超速的时候，4500RPM 时，VM 也不会拉高。但是从3000转时，给一个外力，让其被动超速，及时速度到不了4500 ， VM 也会拉高。可是，这个时候按道理来讲，切割磁感线也不快啊~~

只看该作者 · 2021-2-17 09:32

使用了同步整流是吧，例如输出PWM的半桥上管关断时下管开通，下管关断时上管开通。
如果改一下，让半桥的一只管子一直关断，另一只管子有PWM驱动，就会有改善。

1万 · 2021-2-17 19:28

感应电动势和电机速度有关系，切割的磁感线越快，感应电动势越大。正常运转没被动超速的时候，4500RPM 时，VM 也不会拉高。但是从3000转时，给一个外力，让其被动超速，及时速度到不了4500 ， VM 也会拉高。可是，这个时候按道理来讲，切割磁感线也不快啊~~
更多操作

电机反电动势增加除了速度增加意外。B磁感应强度也是个参数，加了负载的线圈，电流也增加吧，是导致B增加的一个原因吧。纯属个人观点哦

1万 · 2021-2-17 19:47

MOS管的二极管加上电机线圈，再来个PWM，不就是标准升压电路么？

只看该作者 · 2021-2-17 20:08

LcwSwust 发表于 2021-2-17 09:32
使用了同步整流是吧，例如输出PWM的半桥上管关断时下管开通，下管关断时上管开通。
如果改一下，让半桥的一 ...

呃呃呃，不太明白，能再说的详细些吗？

只看该作者 · 2021-2-17 20:12

lvyunhua 发表于 2021-2-17 19:28
电机反电动势增加除了速度增加意外。B磁感应强度也是个参数，加了负载的线圈，电流也增加吧，是导致B增加 ...

嗯嗯，对的，可是这个”外力“还不是普通负载。普通的负载会让其减速，但是我施加的被动的”外力“其实会让电机提速。相当于”外力“帮助电机转动，所以这个时候电流应该不是简单的减小~~
~

只看该作者 · 2021-2-17 20:15

cjseng 发表于 2021-2-17 19:47
MOS管的二极管加上电机线圈，再来个PWM，不就是标准升压电路么？

BLDC 驱动，不都是这样嘛。。。。。。无被动外力的时候，也没有超压啊~~~

只看该作者 · 2021-2-17 20:16

cjseng 发表于 2021-2-17 19:47
MOS管的二极管加上电机线圈，再来个PWM，不就是标准升压电路么？

BLDC 驱动，不都是这样嘛。。。。。。无被动外力的时候，也没有超压啊~~~

1万 · 2021-2-17 20:16

嗯嗯，对的，可是这个”外力“还不是普通负载。普通的负载会让其减速，但是我施加的被动的”外力“其实会让电机提速。相当于”外力“帮助电机转动，所以这个时候电流应该不是简单的减小~~

是电机对拖吗？

只看该作者 · 2021-2-17 20:17

lvyunhua 发表于 2021-2-17 20:16
是电机对拖吗？

算是电机对拖把。电机1 3000RPM ，电机2 4200RPM ，电机2 拖拽电机1 ，让其被动加速~~~

只看该作者 · 2021-2-17 20:32

本帖最后由 LcwSwust 于 2021-2-17 20:38 编辑

和谐年份发表于 2021-2-17 20:08
呃呃呃，不太明白，能再说的详细些吗？

电路如下，以直流电机为例，电机等效于L1与C1，
假如VCC不供电，电机有转动（发电）则C1有电压，Q2导通时L1储能，Q2关断时L1电流流向VCC，如同BOOST电路。
从右往左看，C1成了电源，VCC成了负载。

只看该作者 · 2021-2-17 21:06

LcwSwust 发表于 2021-2-17 20:32
电路如下，以直流电机为例，电机等效于L1与C1，
假如VCC不供电，电机有转动（发电）则C1有电压，Q2导通时L ...

多谢多谢，有些理解了~~~有没有什么办法能将此能量及时泄放掉呢？也就是线圈上的能量。

只看该作者 · 2021-2-17 21:33

本帖最后由 QuakeGod 于 2021-2-17 21:36 编辑

所有的电机都会有这个现象，不光BLDC。
在额定转速之前出现母线电压超压是因为，我们的PWM加上同步续流恰恰变成了一个buck-boost结构。

当然，普通直流有刷电机和交流变频电机以及伺服电机也会出现同样的现象。

因为有能量的转移，电动机吸收机械能就变成了发电机，发电之后没有释放的地方，必然造成VM升高。
要想解决这个问题，有几个办法。
第一，知道电机的双极调制，单极调制和受限单极调制。
你现在是单极调制，会有发电的问题，改成受限单极调制，也就是去掉同步续流，就不会有这个现象了，但是电机没有制动力了，停机时只能自由停机。
像现在很多电动自行车，你的转把归零，电机变成自由运行，能溜好久才停下。
第二，在VM上加泄放回路，也就是一个大功率电阻，比如VM电压24V，那就设定VM超过28V时电阻开始导通放电，电阻功率约等于电机功率的30%左右。
绝大多数应用采用的这个方法。比如电梯上的曳引电机，在上升和下降时，加速和减速时，必然有某个时刻会处于发电状态,而且这个发电的能量必须吸收回来,否则电机不能正常减速,电梯会一直顺着力量溜下去.第三，最难，将VM上的能量回馈到前面的源，假如源是电池,那就最好办了.如果源是交流电源,那就复杂得多,但是有些系统也是这么做的.
向电池回馈能量,是很多现在电动汽车和某些电动自行车刹车时候的做法.在机械刹车起作用前,先用能量回收的办法刹车,一举两得. 刹车的力度取决于你PWM的占空比,当然这里要有一个电流的闭环控制.

只看该作者 · 2021-2-17 21:38

LcwSwust 发表于 2021-2-17 20:32
电路如下，以直流电机为例，电机等效于L1与C1，
假如VCC不供电，电机有转动（发电）则C1有电压，Q2导通时L ...

把C1改成E1更合理
E1就是电机的感生电动势,与转速成正比.

只看该作者 · 2021-2-17 21:40

和谐年份发表于 2021-2-17 21:06
多谢多谢，有些理解了~~~有没有什么办法能将此能量及时泄放掉呢？也就是线圈上的能量。 ...

方法1：Q2关断，只让Q1产生PWM，如同BUCK电路，除非电机发电的电压高于VCC，才会对VCC充电。此方法的缺点是减速较慢。

方法2：给VCC并联一个电压略高于VCC的大功率稳压二极管，当电压过高时能够嵌位，
或用比较器检测VCC电压，电压高于一定值时通过MOS管接入大功率电阻消耗掉这个能量。