STC-FOC Lite原理剖析-无电流传感器实现堵转保护

王***

最近闲下来了，正好对STC-FOC Lite的一些独特功能做一些原理解析


堵转保护，这个功能其实不仅仅是对FOC，对所有的电机来说都是一个必不可少的功能。
而我的这个堵转保护方法，不仅适用于FOC电机，只要满足电机带有位置传感器，直流有刷电机也可以使用。
首先从原理讲起：
堵转保护，顾名思义就是在电机堵转状态的时候进行保护，最主要的就是如何正确的识别堵转状态。识别到了堵转状态以后，则可以进行保护。
这里的保护分为两种，一种是直接断电保护，但是这样往往会直接失去力矩，不能自动的从堵转状态退出。
所以我更建议使用第二种保护方式，也就是降低电压进行保护。因为无论是无刷电机还是有刷电机，堵转的时候都可以近似于电压直接接在绕组线圈上。
此时的物理模型就是电阻发热模型，所以只要将电压降低到合适的值，便可以保持一定力矩的同时保护电机绕组不被过大的电流烧毁。


说完了保护，接下来说最重要的堵转识别。
这里就不得不提及一下堵转识别中最容易出问题的点了——“电机启动”
电机启动的时候，无论是有刷电机还是无刷电机，电流都会拥有一个很大的脉冲阶跃值，这个地方与堵转的时候非常类似。
那么我们要如何区分呢？
我的方案中，使用的是延迟判别方式，因为堵转情况下，电流值会一直上升，而启动瞬间，电流只会短暂的超过额定值一会。
允许电机中存在短时脉冲大电流，即可成功解决起步和堵转保护冲突的问题。

当然，仅仅是上面的逻辑，堵转保护工作的并不会很顺利，我们还需要一些识别和退出堵转状态的逻辑。
贴一下我的实现代码：

if (labs(moto.set_postion - moto.postion) < (400))
        I_Error_Cnt = 0;
if (abs(_read_dangle()) < I_Error_Speed)
{
        if (I_Error_Cnt <= I_Error_Dat)
                I_Error_Cnt++;
}
else
{
        I_Error_Cnt = 0;
}
复制代码

这里我的堵转进入逻辑是：如果位置偏差大于400，且速度小于某个数（低速状态），则电流异常计数（I_Error_Cnt）自加，自加到I_Error_Dat后停止
程序内，判断电流异常计数到达设定最大值后，进入堵转保护。
堵转退出逻辑是：如果速度高于某个数(高速状态)，或者电机的设定位置和实际位置偏差小于400（可以判定为没有阻力），则清零电流异常计数，退出堵转模式

if (I_Error_Cnt > I_Error_Dat)
{
        if (moto.set_uq > 3.2)
                moto.set_uq = 1.2;
        if (moto.set_uq < -3.2)
                moto.set_uq = -1.2;
}
复制代码

而进入堵转以后，对PID部分的输出，采用双阈值的方式进行保护，即检测到PID输出值超过某个大数后，才切换输出保护为某个小数。
因为堵转的时候PID始终不能调节成功，所以输出会一直为最大值，这时候堵转保护便可以一直生效了。
以上就是我对电机堵转保护的一些理解，希望对大家有所帮助。

lzz***

感谢版主

lly***