无刷电机调速控制是电机控制的基本要求。
常见的控制方式无外乎几种：
电位器（AD）调速、PWM 调速、分段速度调速（或给定速度调速）。
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最近在调高速无刷电机无级调速时遇到一些问题，结合自己近 20 年的电机驱动开发经验，分享一些问题和心得。
我最近开发的这个应用，MCU 选用了 CW32L010。采用 AD 比较过零点，无感控制 BLDC 方式。AD 转换速率最快为 2M。即每一个数据点采样时间为 0.5US。一个 PWM 周期按 5 路 AD 转换需求来算，一个周期内，AD 转换时间约为 2.5US。
当使用 AD 电位器调速时可能存在的问题：
使用 AD 电位器调速时，调速精度最高计算方法：100000/4096=24.4RPM（以 CW32L010 为 12 位 AD 计算）。即每个 AD 转换精度位，可调转速精度最高为 24.4RPM。若存在 2 个 AD 转换位误差时，转速变化将为 50RPM 左右。
实际控制中，由于硬件上地线干扰等引起的 AD 输入的干扰，会引起更多不确定的 AD 转换位误差，所以在没有做软件 AD 滤波的时候，无极调速很难将速度控制在一个理想值。
因此，在使用电位器无极调速时，发生 ADC 采集到的给定的电压值存在浮动（或开环占空比浮动），容易引起电机输出速度的浮动。反映在高转速电机上，如暴力风扇、高速风机、可以听到电机因为转速不恒定而产生不均匀的噪音。就像末日刮风胡乱吹一样。
几乎所有涉及到高速电机的产品，很少有用无极调速的方式，更多的是使用分段给定速度的方法，也就是换挡调速。
但有时客户有应用需求，也有简单的方法可以解决，也就是在 AD 转换上加一道滤波算法，将 AD 采集的干扰滤除。这样会使调速精度降低，从而略微影响电机调速时转速变化的平滑度。
当使用 PWM 调速时可能存在的问题：
教科书的 PWM 调速，是让 MCU 对 PWM 进行输入捕获，但在实际使用中仍会有很多问题。
比如这个 PWM 占空比的识别，存在非常占用中断资源和定时器时钟资源的问题。
这给 MCU 的运算处理增加了很多负担。PWM 输入频率越低，MCU 负担越轻。
同时，外部的干扰有时会导致定时器精度受限，也会出现无法准确识别 100%占空比的情况（这种可以将 99%占空比认定为 100%）
在很多普遍的应用中，都是在硬件的 PWM 输入处增加一个 RC 滤波器，将 PWM 值转换成 AD 模拟值，有时为了提升转换的线性度，也会使用运放设计一个跟随器电路，增大 RC 输入的内阻。此时 PWM 输入频率越高越好。
但这种方式也有点小问题，在不标定的情况下，无法准确确定 PWM 转 AD 的线性的对应关系。
如果回到 PWM 输入捕获，在使用 PWM 频率为 10K 时，我们不使用输入捕获功能，而是改为 IO 边沿中断，减轻 MCU 运算负担，PWM 引起的 IO 中断频率将为 20K(需要捕获 2 次边沿中断)，即 50US。此时，电机驱动器相当于一个开环执行器，在一些控制应用中，可以通过外部增加如压力、温度、速度等闭环控制。
使用分段速度给定可能存在的问题：
分段速度最易理解。在这里指不做无级调速，固定几个速度值，或三档或五档或十档，进行切换调整。该方法可以通过按键切换速度档位，或以通讯控制给定确定不变的速度值。
很多新人工程师想当然的去做时，却会发现在这种方式下，
由于速度调整变化，在不同档位之间切换时会有不连续的感觉。
以风机、泵类驱动最为明显。
也以降档（降速）控制最为明显。
只需要平缓降（升）速即可解决。
不合理的调速策略，可能会带来产品噪音及运行稳定性的问题，虽然调速是电机控制的基本内容，但在产品及工程应用时，需要考虑很多细节因素。而对于很多经验不足的工程师，在排查开发问题时，往往不会关注到他们的调速策略是否合理，导致项目无法顺利完成。
以上都是结合自己的开发经验浅谈一下，欢迎批评建议和讨论。
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来源：嵌入式专栏
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