電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)，需要用到各種電器、設(shè)備，電機(jī)還有高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這些都是影響到安全的重要因素。在開發(fā)過程中，相關(guān)人員一定要小心認(rèn)真，避免各種影響人身安全及設(shè)備安全的問題。

一、如何確保人身安全

電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)，是一個(gè)可能涉及到人身安全的嚴(yán)重問題，這也是與其他嵌入式開發(fā)最大的不一樣。確保人身安全，謹(jǐn)慎操作，是每一位從事電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試的人員，都需要時(shí)刻謹(jǐn)記在心的！

也許有些讀者會(huì)認(rèn)為：“我們都是十幾伏的低壓電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)，不會(huì)有什么危險(xiǎn)的，只有做高壓電機(jī)控制，才會(huì)有被電擊的危險(xiǎn)?！逼鋵?shí)，這只是片面看法，不管高壓還是低壓開發(fā)，都會(huì)有人身安全的危險(xiǎn)，一時(shí)的麻痹大意，可能就是付出傷殘甚至生命的代價(jià)。

那么，影響人身安全的因素主要有那些什么呢？我們?cè)陂_發(fā)過程中需要注意什么，才能規(guī)避危險(xiǎn)呢？

根據(jù)個(gè)人開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，大概歸納了以下幾個(gè)因素：

要注意電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，任何時(shí)候都不能直接用手去觸摸這些機(jī)構(gòu)：BLDC電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度一般在幾千轉(zhuǎn)，甚至上萬(wàn)轉(zhuǎn)；這么高的速度，產(chǎn)生的危害是非常可怕的；

如果電機(jī)帶了風(fēng)葉片、螺旋槳等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，那危險(xiǎn)性更大，每次上電運(yùn)轉(zhuǎn)前一定要充分檢查好相關(guān)緊固螺絲，確保好不會(huì)甩。特別是新手調(diào)試時(shí)，有條件的加上一個(gè)金屬屏蔽罩，沒條件的可在上面蓋上一個(gè)紙箱，再在紙箱上開一些孔來(lái)觀察電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

如果電機(jī)通過皮帶或連軸器帶動(dòng)負(fù)載的，同樣要注意，每次上電運(yùn)轉(zhuǎn)前一定要充分檢查好相關(guān)緊固螺絲。

電路板在初次上電前，一定要檢查各個(gè)電解電容的極性有無(wú)焊反、耐壓值是否大于了實(shí)際電壓值。電機(jī)系統(tǒng)上的電容容量一般都比較大，如果極性焊反了或耐壓不足，上電時(shí)，會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。特別是遇到質(zhì)量無(wú)保證的高壓大電解電容，爆炸的威力十分巨大，會(huì)嚴(yán)重的傷殘到人身。

在開始調(diào)試一套新板子過程中，如果有高壓大電解電容，建議要先一直用金屬屏蔽罩或一個(gè)嚴(yán)密的紙箱罩好，防止爆炸傷人。

在第一次上電前，請(qǐng)充分檢查好接線，并使用一個(gè)有限流功能的直流電源（一般可設(shè)置24V、3A以內(nèi)）。在沒有充分熟悉板子情況下，絕對(duì)不允許由蓄電池直接供電！

在第一次上電時(shí)，建議串入一個(gè)指針式電流表，隨時(shí)監(jiān)控電流。如果電流過大、有異味或冒煙等異常，請(qǐng)立即關(guān)電。

請(qǐng)慎選擇合適的開關(guān)電源，調(diào)試時(shí)確保周圍有良好的絕緣環(huán)境；如在宿舍，居民住宅調(diào)試，請(qǐng)確保房間的漏電保護(hù)開關(guān)是可以及時(shí)動(dòng)作的。如開關(guān)電源長(zhǎng)期未用，使用前請(qǐng)先檢測(cè)完畢再使用。

如果要調(diào)試一套高壓（大于安全電壓的，一般可認(rèn)為是AC：36V、DC：60V以上的）電機(jī)控制系統(tǒng)，一定要在安全電壓以內(nèi)作初步調(diào)試，有把握后，才可以接到高壓上調(diào)試。對(duì)于新手，建議在安全電壓以內(nèi)最少調(diào)試2周后，才可接到高壓上試驗(yàn)。

高壓控制系統(tǒng)的調(diào)試初期，建議不少于2個(gè)成員同時(shí)參與，每次上電運(yùn)行前，2個(gè)成員互相交叉檢查，確認(rèn)安全后，才能合閘上電。

高壓控制系統(tǒng)的調(diào)試初期，一定要在前端接入合適的空氣開關(guān)、漏電保護(hù)開關(guān)及隔離變壓器等保護(hù)措施。有條件的用隔離變頻電源來(lái)調(diào)試，會(huì)更安全，效果也更好。

在高壓調(diào)試初期，特別是做正弦波的控制的，建議在直流母線（P+）濾波電容之后、到三相橋之前，接入一個(gè)專用快速熔斷型保險(xiǎn)，或者串入一個(gè)100W的白熾燈燈泡（注意一定是白熾燈的，不能是LED燈或其余類型的燈泡），可以有效的防止由于程序錯(cuò)誤或硬件問題造成上下橋直通炸管的問題。調(diào)試初期串入的白熾燈，只是在新板新程序調(diào)試時(shí)暫時(shí)用，在硬件和程序正常后，要撤去。

在系統(tǒng)的調(diào)試初期，不建議使用電池供電，特別是嚴(yán)禁采用鋰電池供電，以防止發(fā)生過流爆炸的危險(xiǎn)。做電調(diào)或四軸的愛好者請(qǐng)?zhí)貏e注意這一點(diǎn)，不要覺得自己玩的是低壓電沒有危險(xiǎn)。謹(jǐn)記每一塊鋰電，都有可能成為一顆炸彈！每開始一個(gè)調(diào)試動(dòng)作前，一定要三思而后行。

調(diào)試過程中，請(qǐng)注意功率管或IPM模塊的溫度。保持外殼溫度<80℃。也不能隨便直接用手去觸摸這些地方，以防燙傷。

電機(jī)運(yùn)行過程中，嚴(yán)禁連接硬件調(diào)試器單步調(diào)試，也不得在調(diào)試器的DEBUG狀態(tài)下全速運(yùn)行電機(jī)。

電機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試，不同于普通嵌入式開發(fā)或PC機(jī)程序開發(fā)，是可能危及生命的，所以千萬(wàn)不要急于求成。必須熟悉電機(jī)的理論控制原理，在熟悉MCU后，再開始實(shí)際開發(fā)，這可以有效的減少燒管或發(fā)生過流、爆炸等危險(xiǎn)。如果條件許可，采購(gòu)一套成熟的開發(fā)平臺(tái)，先在上面學(xué)習(xí)、評(píng)估，再開始自己的產(chǎn)品開發(fā)，這樣可以起到事半功倍的作用。

二、如何采取安全措施

在電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)及調(diào)試時(shí)，做好相對(duì)應(yīng)的安全措施，可以最大限度的保證人身安全及設(shè)備安全。本文提到的一些具體的措施，如安全調(diào)試技巧、接線示意圖等，主要是根據(jù)作者個(gè)人開發(fā)經(jīng)驗(yàn)歸納的，讀者在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)基本原理靈活變通采用。

三、電機(jī)或旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要用擋板或屏蔽罩

如果條件簡(jiǎn)陋的，可以用厚實(shí)的紙箱罩著。新手或新板調(diào)試時(shí)，建議最好先不要帶任何負(fù)載，電機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。等系統(tǒng)完全正常了，再開始一點(diǎn)一點(diǎn)的加大負(fù)載來(lái)測(cè)試。

四、低電壓系統(tǒng)的安全措施

對(duì)于低電壓系統(tǒng)，要保證設(shè)備安全，防止頻繁燒管、炸管，增加合適的保險(xiǎn)、串入電流表是十分有效的應(yīng)對(duì)措施。

在新手或新板調(diào)試時(shí)，電機(jī)要空載運(yùn)轉(zhuǎn)，保險(xiǎn)管選擇比電機(jī)空載電流大3倍的。有條件的，保險(xiǎn)管最佳選擇是快速熔斷型的。如果調(diào)試電動(dòng)車之類的大負(fù)載，在比較熟悉系統(tǒng)后，可以選擇合適的專用低壓直流空氣開關(guān)代替保險(xiǎn)，以減少頻繁燒保險(xiǎn)、換保險(xiǎn)的煩惱。但是，不能用普通家用交流空氣開關(guān)代替保險(xiǎn)。

電流表最佳選擇指針式的，量程比電機(jī)額定電流大2~3倍即可。特別在調(diào)試無(wú)位置傳感的程序時(shí)，不管新手或老手，都建議串聯(lián)一個(gè)指針式電流表，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電流異常時(shí)，馬上關(guān)電檢查。如果沒有指針式電流表，也可以用萬(wàn)用表的20A電流檔代替。

盡管串有保險(xiǎn)及電流表，剛調(diào)試時(shí)，仍然建議用優(yōu)質(zhì)的開關(guān)電源供電，不可以直接用電池供電。有條件的，輕載時(shí)選用一個(gè)功率小的開關(guān)電源調(diào)試，帶載時(shí)選用大功率的開關(guān)電源調(diào)試，功率選用的原則是：開關(guān)電源最大電流比電機(jī)空載或帶載的電流大2~3倍。

系統(tǒng)串入保險(xiǎn)及電流表的接線示意圖如圖所示：

五、高電壓系統(tǒng)的安全措施

高電壓的電機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，危險(xiǎn)性更大，不但隨時(shí)可能炸。更要時(shí)刻注意隨時(shí)可能的觸電的危險(xiǎn)！

所以，高電壓的調(diào)試，必須嚴(yán)格遵循前文所提到的幾點(diǎn)，因?yàn)?strong>事關(guān)安全重要，這里再重復(fù)一次：

如果要調(diào)試一套高壓（大于安全電壓的，一般可認(rèn)為是AC：36V、DC：60V以上的）電機(jī)控制系統(tǒng)，一定要在安全電壓以內(nèi)作初步調(diào)試，有把握后，才可以接到高壓上調(diào)試。對(duì)于新手，建議在安全電壓以內(nèi)最少調(diào)試2周后，才可接到高壓上試驗(yàn)。

高壓控制系統(tǒng)的調(diào)試初期，一定要在前端接入合適的空氣開關(guān)、漏電保護(hù)開關(guān)及隔離變壓器等保護(hù)措施。有條件的用隔離變頻電源來(lái)調(diào)試，會(huì)更安全，效果也更好。

在高壓調(diào)試初期，特別是做正弦波的控制的，建議在直流母線（P+）濾波電容之后、到三相橋之前，接入一個(gè)專用快速熔斷型保險(xiǎn)，或者串入一個(gè)100W的白熾燈燈泡（注意一定是白熾燈的，不能是LED燈或其余類型的燈泡），可以有效的防止由于程序錯(cuò)誤或硬件問題造成上下橋直通炸管的問題。調(diào)試初期串入的白熾燈，只是在新板新程序調(diào)試時(shí)暫時(shí)用，在硬件和程序正常后，要撤去。

接上高壓調(diào)試初期，建議每次都不少于2個(gè)成員同時(shí)參與，每次上電運(yùn)行前，2個(gè)成員互相交叉檢查，確認(rèn)安全后，才能合閘上電。

在技術(shù)支持工作中，遇到過許多用戶，對(duì)第一條不理解。他們經(jīng)常會(huì)問：“我的電機(jī)是300V的，接入60V能運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？”

其實(shí)盡管是高壓的BLDC/PMSM/ACIM電機(jī)，只要加上60V左右的電壓，就可以空載運(yùn)轉(zhuǎn)了，完全可以滿足初期的調(diào)試。

根據(jù)上述4個(gè)要點(diǎn)，可以畫出高壓系統(tǒng)調(diào)試接線示意圖，如圖所示：

審核編輯 黃宇