电机驱动调试的安全注意事项

电机控制系统的开发，需要用到各种电器、设备，电机还有高速旋转机构，这些都是影响到安全的重要因素。在开发过程中，相关人员一定要小心认真，避免各种影响人身安全及设备安全的问题。

一、如何确保人身安全

电机控制系统的开发，是一个可能涉及到人身安全的严重问题，这也是与其他嵌入式开发最大的不一样。确保人身安全，谨慎操作，是每一位从事电机控制系统开发与调试的人员，都需要时刻谨记在心的！

也许有些读者会认为：“我们都是十几伏的低压电机控制系统开发，不会有什么危险的，只有做高压电机控制，才会有被电击的危险。”其实，这只是片面看法，不管高压还是低压开发，都会有人身安全的危险，一时的麻痹大意，可能就是付出伤残甚至生命的代价。

那么，影响人身安全的因素主要有那些什么呢？我们在开发过程中需要注意什么，才能规避危险呢？

根据个人开发经验，大概归纳了以下几个因素：

要注意电机的高速旋转机构，任何时候都不能直接用手去触摸这些机构：BLDC电机旋转速度一般在几千转，甚至上万转；这么高的速度，产生的危害是非常可怕的；

如果电机带了风叶片、螺旋桨等旋转机构，那危险性更大，每次上电运转前一定要充分检查好相关紧固螺丝，确保好不会甩。特别是新手调试时，有条件的加上一个金属屏蔽罩，没条件的可在上面盖上一个纸箱，再在纸箱上开一些孔来观察电机的运转情况。

如果电机通过皮带或连轴器带动负载的，同样要注意，每次上电运转前一定要充分检查好相关紧固螺丝。

电路板在初次上电前，一定要检查各个电解电容的极性有无焊反、耐压值是否大于了实际电压值。电机系统上的电容容量一般都比较大，如果极性焊反了或耐压不足，上电时，会有爆炸的危险。特别是遇到质量无保证的高压大电解电容，爆炸的威力十分巨大，会严重的伤残到人身。

在开始调试一套新板子过程中，如果有高压大电解电容，建议要先一直用金属屏蔽罩或一个严密的纸箱罩好，防止爆炸伤人。

在第一次上电前，请充分检查好接线，并使用一个有限流功能的直流电源（一般可设置24V、3A以内）。在没有充分熟悉板子情况下，绝对不允许由蓄电池直接供电！

在第一次上电时，建议串入一个指针式电流表，随时监控电流。如果电流过大、有异味或冒烟等异常，请立即关电。

请慎选择合适的开关电源，调试时确保周围有良好的绝缘环境；如在宿舍，居民住宅调试，请确保房间的漏电保护开关是可以及时动作的。如开关电源长期未用，使用前请先检测完毕再使用。

如果要调试一套高压（大于安全电压的，一般可认为是AC：36V、DC：60V以上的）电机控制系统，一定要在安全电压以内作初步调试，有把握后，才可以接到高压上调试。对于新手，建议在安全电压以内最少调试2周后，才可接到高压上试验。

高压控制系统的调试初期，建议不少于2个成员同时参与，每次上电运行前，2个成员互相交叉检查，确认安全后，才能合闸上电。

高压控制系统的调试初期，一定要在前端接入合适的空气开关、漏电保护开关及隔离变压器等保护措施。有条件的用隔离变频电源来调试，会更安全，效果也更好。

在高压调试初期，特别是做正弦波的控制的，建议在直流母线（P+）滤波电容之后、到三相桥之前，接入一个专用快速熔断型保险，或者串入一个100W的白炽灯灯泡（注意一定是白炽灯的，不能是LED灯或其余类型的灯泡），可以有效的防止由于程序错误或硬件问题造成上下桥直通炸管的问题。调试初期串入的白炽灯，只是在新板新程序调试时暂时用，在硬件和程序正常后，要撤去。

在系统的调试初期，不建议使用电池供电，特别是严禁采用锂电池供电，以防止发生过流爆炸的危险。做电调或四轴的爱好者请特别注意这一点，不要觉得自己玩的是低压电没有危险。谨记每一块锂电，都有可能成为一颗炸弹！每开始一个调试动作前，一定要三思而后行。

调试过程中，请注意功率管或IPM模块的温度。保持外壳温度<80℃。也不能随便直接用手去触摸这些地方，以防烫伤。

电机运行过程中，严禁连接硬件调试器单步调试，也不得在调试器的DEBUG状态下全速运行电机。

电机系统的开发调试，不同于普通嵌入式开发或PC机程序开发，是可能危及生命的，所以千万不要急于求成。必须熟悉电机的理论控制原理，在熟悉MCU后，再开始实际开发，这可以有效的减少烧管或发生过流、爆炸等危险。如果条件许可，采购一套成熟的开发平台，先在上面学习、评估，再开始自己的产品开发，这样可以起到事半功倍的作用。

二、如何采取安全措施

在电机控制系统开发及调试时，做好相对应的安全措施，可以最大限度的保证人身安全及设备安全。本文提到的一些具体的措施，如安全调试技巧、接线示意图等，主要是根据作者个人开发经验归纳的，读者在实际应用时需要根据基本原理灵活变通采用。

三、电机或旋转机构要用挡板或屏蔽罩

如果条件简陋的，可以用厚实的纸箱罩着。新手或新板调试时，建议最好先不要带任何负载，电机空载运转。等系统完全正常了，再开始一点一点的加大负载来测试。

四、低电压系统的安全措施

对于低电压系统，要保证设备安全，防止频繁烧管、炸管，增加合适的保险、串入电流表是十分有效的应对措施。

在新手或新板调试时，电机要空载运转，保险管选择比电机空载电流大3倍的。有条件的，保险管最佳选择是快速熔断型的。如果调试电动车之类的大负载，在比较熟悉系统后，可以选择合适的专用低压直流空气开关代替保险，以减少频繁烧保险、换保险的烦恼。但是，不能用普通家用交流空气开关代替保险。

电流表最佳选择指针式的，量程比电机额定电流大2~3倍即可。特别在调试无位置传感的程序时，不管新手或老手，都建议串联一个指针式电流表，当发现电流异常时，马上关电检查。如果没有指针式电流表，也可以用万用表的20A电流档代替。

尽管串有保险及电流表，刚调试时，仍然建议用优质的开关电源供电，不可以直接用电池供电。有条件的，轻载时选用一个功率小的开关电源调试，带载时选用大功率的开关电源调试，功率选用的原则是：开关电源最大电流比电机空载或带载的电流大2~3倍。

系统串入保险及电流表的接线示意图如图所示：

五、高电压系统的安全措施

高电压的电机开发系统，危险性更大，不但随时可能炸。更要时刻注意随时可能的触电的危险！

所以，高电压的调试，必须严格遵循前文所提到的几点，因为事关安全重要，这里再重复一次：

如果要调试一套高压（大于安全电压的，一般可认为是AC：36V、DC：60V以上的）电机控制系统，一定要在安全电压以内作初步调试，有把握后，才可以接到高压上调试。对于新手，建议在安全电压以内最少调试2周后，才可接到高压上试验。

高压控制系统的调试初期，一定要在前端接入合适的空气开关、漏电保护开关及隔离变压器等保护措施。有条件的用隔离变频电源来调试，会更安全，效果也更好。

在高压调试初期，特别是做正弦波的控制的，建议在直流母线（P+）滤波电容之后、到三相桥之前，接入一个专用快速熔断型保险，或者串入一个100W的白炽灯灯泡（注意一定是白炽灯的，不能是LED灯或其余类型的灯泡），可以有效的防止由于程序错误或硬件问题造成上下桥直通炸管的问题。调试初期串入的白炽灯，只是在新板新程序调试时暂时用，在硬件和程序正常后，要撤去。

接上高压调试初期，建议每次都不少于2个成员同时参与，每次上电运行前，2个成员互相交叉检查，确认安全后，才能合闸上电。

在技术支持工作中，遇到过许多用户，对第一条不理解。他们经常会问：“我的电机是300V的，接入60V能运转吗？”

其实尽管是高压的BLDC/PMSM/ACIM电机，只要加上60V左右的电压，就可以空载运转了，完全可以满足初期的调试。

根据上述4个要点，可以画出高压系统调试接线示意图，如图所示：

审核编辑 黄宇