基于 ADC 采样的无感方波电机控制
本指南包含以下内容：
初始位置检测
利用无刷电机磁阻在圆周表面不均匀特性，通过向BLDC电机注入高频电压，检测各相的感应电路并比较大小，以确定转子初始位置。
备注
在静止状态下，对BLDC电机分别注入特定电压矢量，每个电压矢量作用固定时间 \(T_{s}\)，保障注入电流大小。
电压矢量注入结束时刻，对母线电流采样。
依次注入剩余电压矢量，比较各电压矢量作用下的电流值大小，确定最大电流标识，得到转子初始位置。
注入顺序 |
U相 |
V相 |
W相 |
|---|---|---|---|
1 |
Udc |
Udc |
GND |
2 |
GND |
GND |
Udc |
3 |
Udc |
GND |
Udc |
4 |
GND |
Udc |
GND |
5 |
GND |
Udc |
Udc |
6 |
Udc |
GND |
GND |
基于ADC方案的BLDC无感控制
反电势定义
当无刷电机转动时，每个绕组都会产生反电动势电压，根据楞次定律，反电势极性与主电压相反。反电势计算公式：
\[BEMF = NlrB\omega\]
其中，N为绕组匝数，l为转子长度，r为转子内半径，B为转子磁场，\(\omega\) 为角速度。
当电机做定后，电机绕组与转子参数固定。电机反电势只与角速度成正比。
下图为电机旋转一个电周期中电流与反电势波形。
ADC方案的过零点采样原理
当BLDC电机转动时，反电势过零点发生在浮空相。通过检测各相各相对地电压，并与直流母线电压对比。当端电压等于直流母线电压一半时，即发生过零事件。在基于ADC的过零点检测方案中，同时测量端电压与直流母线电压并进行对比，获得过零信号。
ADC方案的过零点采样硬件
为简化计算流程，端电压与直流母线电压采用相同的分压系数。在12V电机控制方案中，采用 \(1/21\) 的分压方案，控制直流母线电压与端电压范围在ESP32系列芯片的 \(V_{ref}\) 范围内。