无感FOC电机参数测量方法

无感FOC需要实时观测反向电动势来判断转子的电气角和转速。观测反向电动势时，一方面需要每个PWM周期采集相电压和电流，另一方面需要提前测量出电机的极对数、反电势常数、定子线圈的相电阻和相电感。下面是测量参数的方法

极对数

1. 将直流稳压电源电压设置为0，电流设置在电机额定电流的5％左右，比如额定电流5A，设置为250mA；
2. 将直流稳压电源的正负极任接电机两根线，打开电源输出开关；
3. 用手旋转电机，感觉电机是否有明显的阻抗力，否则增加电压和电流，如下图所示电机需要900mA电流才明显感觉电机有阻抗力；水泵需要1V左右电压和1A左右电流才有明显阻力；
4. 用手缓慢旋转电机时，记录电机一圈卡顿的次数，极对数等于卡顿的次数。
   

相电阻

1. 使用LCR电桥的DCR功能（直流检测）测量电机任意两线间的电阻R；
2. 可以测电机三个绕组的首尾端电阻，正常情况下三个绕组的电阻应该是相等的。如有误差，误差不能大于5％；
3. 电机绕组电阻大于1Ω可用单臂电桥测量、电机绕组电阻小于1Ω可用双臂电桥测量。如果电机绕组间电阻值相差较大，说明电机绕组有短路、断路、焊接不良或者绕组匝数有误差；
4. $\frac{R}{2}$即为电机的相电阻，如图5.2所示测试中相电阻$\frac{104\text{m}\Omega }{2}=0.052\Omega$；
5. 为了提高精度，可取多次测量的平均值。
   

相电感

1. LCR电桥选择Ls-Rs功能，频率设置为PWM频率（如20KHz），电平设置在一个不至于使电机振动的值（如5mV）；
2. LCR电桥表笔接电机任意两根线，慢慢旋转电机，测量电机停靠在不同位置的电感量，记录最小电感量$L_{\min }$，最大电感量$L_{\max }$；
3. D轴电感$L_d=\frac{L_{\min }}{2}$，Q轴电感$L_q=\frac{L_{\max }}{2}$，如图5.3、图5.4所示测量中，$L_d=\frac{17.9\mu H}{2}=0.0000089H$，$L_q=\frac{21.3\mu H}{2}=0.0000106H$；
4. 为了提高精度，可取多次测量的平均值。
   
   

反电动势常数

电机反电动势常数，单位V.sec/rad。测量反电动势有很多不同的方法，比如说如果转轴在外部的话，还可以用外力比如电钻将转子转起来，风扇等就很适合这个方法。但是对于类似压缩机那样被包裹起来的电机，可以先将电机跑到一个较高的转速，然后突然自由停机，然后再测试相电压输出。

但一定要注意的是单位一定要统一，特别是相电压的测量，究竟是线电压，还是相电压，究竟是峰峰值，还是峰值。否则其结果就会有很大的差别。

测量反电动势图具体方法如下：

1. 示波器设置为1V/div，20ms/div，使用触发采样，触发电平1V左右（此设置供Kv值为1000左右的电机参考，Kv相差大的电机可尝试多次来设置合适参数）；
2. 示波器探头接电机任意两根线，使用电钻钳住电机的转头，尽量高速旋转电机，可抓取到电机反电动势的波形；
3. 选取幅度稍大且变化比较平缓的1~2个周期波形，测量出此小段波形的电压峰峰值$U_p$和频率$f$；
4. 用下面公式来计算电机的反电动势常数，如下图所示峰峰值电压$U_p=8.72V$，频率$f=31.692HZ$，计算得出结果为单相反电动势常数$K_{eph}\approx 0.0126V$，三相反电动势常数$K_e\approx 0.0219V$：
   $$K_{eph}=\frac{U_p}{2\sqrt{3}\omega }=\frac{U_p}{2\sqrt{3}\times 2\pi f}=\frac{8.72}{4\sqrt{3}\times \pi \times 31.692}\approx 0.0126$$
   $$K_e=\frac{U_p}{2\omega }=\frac{U_p}{4\pi f}=\frac{8.72}{4\pi \times 31.692}\approx 0.0219$$
5. 为了提高精度，可取多次测量的平均值。