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前言：
上周工作记提到的新增保护不断测出问题。这保护指的就是相见短路保护。BLDC在转动过程中，UVW三相突然短路，会发生么？毫无疑问，短路会导致定子线圈电流方向异常，从而导致磁场方向异常，最终导致转子转动异常。此时，如果不能准确识别相间短路的状态并及时关闭功率管，那么就可能烧毁功率管甚至会因电机异常转动引发更大的事故。那么问题来了，怎么高效且准确检测相间短路，进而保护整个电路呢？本文就来梳理一下。
图1从图1可知，在6步换相法中，在任意60°中，UVW三相都有如下特征：（1）一相通过功率管上管和VM（电机工作电压）导通，相电压≈VM。后文称为：导通相VM。（2）一相通过功率管下管和GND导通，相电压≈GND。后文称为：导通相GND。（3）一相悬空，相电压≈VM/2+正向或者反向反电动势。后文称为：悬空相。（4）导通相VM和导通相GND通过电机线圈导通。
2. 相间短路的组合及其特征想要准确判断相间短路发生，首先必须理清相间短路有哪些可能组合，然后必须理清各种组合发生时电路的特征是什么，或者说必须搞清楚各种相间短路发生时，相电压会发生什么变化。
相与相短路的可能组合及其特征如下：（1）导通相VM和悬空相，两相短路。悬空相电平一定会被拉高，近似VM。请见下图2。
图2（2）导通相GND和悬空相，两相短路。悬空相电平一定会被拉低，近似GND。请见下图3。
图3（3）导通相VM和导通相GND，两相短路。此时，两相线圈的内阻Rr和短路回路内阻Rs并联，并联后流过Rr的电流大小决定了电路特征的变化。但是，无论流过Rr的电路如何变化，一定会有电流流过Rr。此时，导通相VM、导通相GND和悬空相电平特征几乎正常，因此，无法通过导通相VM和导通相GND的电平特征进行判断。因流过Rr的电流变化，会导致磁场变化，转动力矩会变化，但也不至于使得电机异常转动甚至烧毁功率管。但是，60°电周期后，相电压特征立马异常。
（4）导通相VM、导通相GND和悬空相，三相短路。三相都会被拉低。请见下图4。
图4
3. 相间短路保护的方法搞清楚了相间短路时，相电压的各种特征，设计高效的判断方法应该不会太难。下面给出一种方法供参考：
步骤1：首先根据驱动电机的相位，确定UVW三相和导通相VM、导通相GND和悬空相的对应关系后，进入步骤2。即，搞清楚你导通了哪两相。剩下一相为悬空相。
步骤2：判断导通相VM是否异常（被拉低一定幅度），同时判断导通相GND是否异常（被拉高一定幅度），如果任意成立，立马保护：关闭所有功率管。如果步骤2检测正常，那么进入步骤3。
步骤3：避开消磁时间后，判断悬空相是否持续时间TH都大于VM/2，同时判断悬空相是否持续TL都小于VM/2，如果任意成立，立马保护：关闭所有功率管。持续时间TH/TL可以根据转速动态设定，通常设置60°或者90°电周期。如果步骤3检测正常，那么进入步骤1。
相间短路保护波形，请见图5、图6和图7：
图6
图7
小结：（1）理清相间短路相电压特征很重要。（2）设计高效的判断方法依然很重要。（3）不能通过总线电流判断。小电流时，会误判；大电流时，无法分辨是否是带重负载。-- The End --往期文章：
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