无刷直流电机的无传感器控制一般包含方波控制和正弦波控制。无论是哪一种控制方式，由于没有传感器信号的接入，一旦遇到外界阻力或者巨大的负载突变，都可能会使得系统进入到堵转状态。在这种堵转状态下，电机只是原地抖动并消耗电流，而系统会处于异常状态。长时间保持这样的状态，无疑是有害的。

众所周知，对于有传感器的无刷直流电机系统，堵转检测就变得很简单了。只需要检测传感器信号是否在正常刷新就可以了，而对于无传感器系统，可靠的堵转检测就变得没那么容易了。本文会就这个议题进行详尽的解析，希望可以起到抛砖引玉的作用，对大家无传感器的无刷直流电机控制项目起到实际的帮助作用。

目前对于无刷直流电机的无传感器FOC控制来讲，其堵转检测一般有两种方法，速度波动检测法和反电动势校验法。

速度波动检测法为什么不行？

速度波动检测法的基本思路就是在快速环路（电流环）内记录观测器输出的速度值，然后在慢速环路（速度环）内计算速度的平均值以及速度的波动。如果速度的波动超过设定的阈值就可以判断为发生了堵转事件。是不是感觉这种方法似曾相识呢。速度波动法和前面介绍的无传感器BLDC的方波控制堵转检测实质上是一个思路，那就是判断速度反馈是否合理。由于速度波动检测法本身比较简单，另外对于一些反电动势观测器来讲，在某些特定场景下，这种方法可能失效，特别是负载突变的时候，反电动观测器还会继续工作，电机相电流波形也很好，速度输出也会很稳定，但实际上电机并没有运行而是在原地抖动。基于这个原因，本文并不推荐速度波动检测法来检测堵转事件，也就不再花篇幅来深入下去了。另一方面，反电动势校验法则可靠很多，会是本文的重点。

反电动势校验法

𝐸𝛿：当前实际的反电动势电压𝐸𝑞

𝑊：角速度

𝐾𝑒：反电动势斜率

𝐾𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡：反电动势固定偏差

ε：允许偏差范围百分比

原理

当观测器正常工作时，𝐸𝛿的输出是与转速成比例的，转速稳定的情况下，𝐸𝛿也是平稳的。有两种途径来获得q轴的反电动势：

1. 观测器输出得到。

2. 从转速和反电动势系数得到。

如果两个途径得到的反电动势Eq相差比较大，超出了阈值，就可以判定为堵转事件。

过程

由反电动势观测器得出当前的反电动势电压𝐸𝑞绝对值，通过公式 𝐸𝑞=𝐾𝑒×𝑊+𝐾𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡 计算当前转速𝑊下的正常的反电动势电压，设置一个比较范围阈值ε（反电动势电压是有点波动的），𝐸𝑞×（1−𝜀）<𝐸𝛿<𝐸𝑞×（1+𝜀）则代表反电动势没堵转，出了阈值范围一定时间即视为堵转情况。

反电动势校验法原理框图

求Ke和Koffset

想用转速求得反电动势电压需要确定线性方程 𝐸𝑞=𝐾𝑒×𝑊+𝐾𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡 中的𝐾𝑒和𝐾𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡。下面是确定参数的步骤。

1. 将电机转动起来，记录下几个转速下的反电动势电压的绝对值。下面是一个白色鼓风机的数据表。

𝑊（RPM）	500	1000	1500	2000
𝐸𝑞（V）	1.0	2.5	3.6	4.6

2. NXP代码中用的是Q值数，将上面的数据表转化为Q值数的数据表。上面转速和𝐸𝑞均为𝑄15格式，转速定标最大转速10000RPM，𝐸𝑞定标最大电压25V。

𝑊（𝑄15）	0.05	0.1	0.15	0.2
𝐸𝑞（𝑄15）	0.048	0.1	0.144	0.184

3. 因为转速低的时候速度波动大，容易堵转，所以取低转速数据𝑊,𝐸𝑞=0.05,0.048、0.1,0.1，代入方程𝐸𝑞=𝐾𝑒×𝑊+𝐾𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡，求得𝐾𝑒=1.04、𝐾𝑜𝑓𝑓𝑠𝑒𝑡=−0.004

4. 代入代码中即可。

将参数填入代码

1. 计算𝐸𝛿、𝐸𝑞×1−𝜀、𝐸𝑞×1+𝜀。

2. RunCount和StallDetectCount上电就进行计数，userdefCount为用户定义的值，当超过该值时才进行堵转检测，可以排除刚上电时转速不稳定导致的错误判断。符合堵转情况StallErrorCount会加1。

3.当StallDetectCount加到65536会重新归零，代码中StallDetectCount从10到65536时StallErrorCount会一直被清零，只有StallDetectCount从0到1的时候堵转检测才会有效，才会产生堵转错误。（这里会导致堵转检测没有那么灵敏（其实也不需要那么灵敏，进入一段观察期），也就是说当你在计数10-65536期间进行堵转了，需要等到计数0-10时才会报堵转错误）。