电机控制的保护工作对整个系统至关重要

本文导读

电机控制的保护工作对整个系统至关重要，是评估控制系统性能的重要指标。在对电机进行控制时，非常容易出现过流、堵转、短路、过压、欠压、漏电、过热等各种异常情况，本文给大家介绍S12ZVM常见的电机保护手段！

概述

在对电机进行控制时，非常容易出现过流、堵转、短路、过压、欠压、漏电、过热等各种异常情况，在这种情况下，就需要一些保护手段，来保障整个系统安全并且使其恢复正常工作。

所以说电机控制的保护工作对整个系统至关重要，是评估控制系统性能的重要指标。

S12ZVM是NXP推出的一款专门针对电机控制的单芯片解决方案，其针对电机控制的保护手段完全满足目前系统要求，接下来将为大家简单介绍本方案及其一些主要的保护手段。

方案简介

S12ZVM系列产品是NXP为BLDC和PMSM控制精心设计的单芯片解决方案，内部集成了S12Z内核的处理器、栅极驱动器、稳压器、两路运放、CAN控制器、LIN收发器等，完全满足电机控制的应用，其资源基本上是为电机控制量身打造！

保护手段

1、快速的过流保护

当发生电机堵转、MOS短路等异常情况时，电流往往非常大，严重影响控制系统安全，保护应能在极短的时间内响应。

S12ZVM内部集成两路运放，下图是其电流处理示意图。

• Q1是一个运放，可放大采样电阻电压，其输出可直接给到内部ADC；

• Q2是一个比较器，比较器的负输入端是过流阈值（GOCT），当通过放大后的电压超过阈值，可直接触发中断，这部分功能通过寄存器设置，上电初始化之后是纯硬件操作，反应极快。

2、可靠的堵转检测

当电机发生负载过大、异物卡死、机械故障、轴承损伤等情况时，如果没有传感器的位置信号，电机极易堵转。

S12ZVM在基于方波和正弦波时有不同的堵转检测策略。

在方波方案中，当电机稳定运行时，连续的几个周期的换向时间差异不会很大。正是基于这点，通过判断连续六次换向时间平均值是否介于最大值的一半、最小值的两倍之间，可轻松的监控电机是否换向异常，如果连续多次换向异常，则很有可能产生堵转。

正弦波的检测方法相对方波较为复杂，采用的是反电动势校验法。首先，我们可以通过转速和反电动势系数计算到一个反电动势值；其次，我们还可以通过αβ坐标系的电压和电流来计算得到一个反电动势，如果多个周期内算得两者差异比较大，则很有可能产生堵转。

S12ZVM针对上述两种方案都有高可靠性、高成功率的代码供参考。

3、灵敏的过压保护和欠压保护 

电机在低电压运行时转矩急剧下降，将造成电动机严重过载，电机的自启动将发生困难。当电压过高时，容易造成电机绕组绝缘击穿，损坏电机。

针对过压和欠压，常用的方式是通过采集母线电压来判定。S12ZVM内部的HD可直接采集母线电压，并且直接送到内部ADC。同时，还可以设置欠压和过压阈值，一旦超过阈值，直接触发中断。

4、省心的温度检测和过温保护

S12ZVM内部集成温度传感器，可直接检测芯片晶圆温度。S12ZVM的Vbg REF和温度传感器复用同一个内部ADC通道，可以通过VSEL选择，运行中可以更新，方便又省心。同时还可以设置高温检测中断，如果高于设置的阈值，则直接触发中断。

采集出来的值可以通过如下公式进行换算，特别需要说明的是，S12ZVM温度传感器需要进行补偿和参数调整，才会使得结果更加真实。

VHT(temp) = VHT(150) - (150 - temp) * dVHT

结束语

S12ZVM是为BLDC和PMSM控制量身打造，内部集成控制所需的所有资源，使得电机控制简单而又高效。ZLG具有丰富的电机控制经验、强大的技术支持团队，帮助您缩短开发周期，再也不用担心电机控制安全了！

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