欢迎您来到半岛在线登录官网
发布时间：2024-02-18 07:33:23 | 作者: 半岛在线登录官网
大家对电机的认识可能就是高中课本里的交变电流章节的例子，电刷+外磁场+通电线圈。这是最经典的有刷电机。但是今天咱们谈论的是另一种更高效、性能更好的电机——无刷电机。
如图是无刷电机的等效模型。内外两个灰色的轮子一个是定子，一个是转子（具体哪个是定子哪个是转子根据电机类型不一样）。此时转子和定子是完全重合在一起的，没有扭矩的存在。
咱们定性地看，当外部的定子磁场扭转一个角度时，内部的转子会跟着旋转。这样一个时间段就存在扭矩了。
所有的电机扭矩的大小正比于内外两个磁场的叉乘，即图中围出的平行四边形的面积。可见两个磁场重合时，叉乘为0，扭矩也为0，和之前的直观认知相符合。显然，当两个磁场呈90度时，平行四边形面积最大，此时的扭矩也最大。
实际的无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）通常用三相****交流绕组线圈充当定子，永磁体作为转子。我们大家都希望通过电路控制定子绕组的输出，使之能够能产生一个大小尽可能恒定的旋转磁场，让转子和定子的扭矩达到最大值。
FOC（Field-Oriented Control），即磁场定向控制，也称矢量变频，是近几年较为主流的高效控制无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）的选择。
要得到一个恒定大小的旋转磁场很容易。当今主流的BLDC和PMSM电机定子均采用的是三相绕组，即各个绕组上的交流信号就是相位互差120°的信号。根据三相电机的结构，我们大家可以将一个恒定大小的旋转电压矢量分解到相位互差120°的方向上。如下图
从上图能够正常的看到，只要控制电机的三个绕组产生相位互差120°的大小跟着时间按正弦规律变化的3个分矢量，就能够获得我们想要的旋转磁场
然而，在实际的电机控制中，由于齿槽效应、磁通畸变等因素，电机的转矩会产生大量的波动，要一直地对控制信号做出修正。但是当电机转速较高时，电流环控制器必须跟踪频率逐步的提升的弦波信号，而且还要克服振幅和频率逐步的提升的电机反电动势。在这样的情况下，想要直接通过维持三路正弦信号得到旋转平滑、大小稳定并且从始至终保持和转子磁场方向垂直的磁场难以实现。
我们重新再回到一开始的磁场叉乘。我们得知电机的转矩只与 平行于内磁场方向（称d轴）的磁场分量 和 垂直于内磁场方向的分量（称q轴）有关（如下图）。
现在对于电机扭矩大小的控制就变成了q轴和d轴大小乘积的控制。在电机中，d轴上内磁场的大小是永磁铁产生的，是恒定的；我们对外磁场的控制实质上变成了q轴上的分量大小控制+外磁场的角度。
我们能够正常的使用编码器测量转子的内磁场角度，然后根据内磁场的角度用电机绕组产生对应的外磁场。
如上图所示，如果转子的电角度在θ1，则我们要在θ1处产生d、q轴大小的外磁场。如果转子的电角度在θ2，则我们要在θ2处产生d、q轴大小的外磁场。
我们把角度θ1的情况单独提出来，把它移到原点去，然后把x、y轴重命名为α,β。根据空间矢量的关系，我们大家可以把q、d轴的大小分解到α,β轴上。这样的一个过程是所谓的“反帕克（Park）变换”。
其实得到的结果很简单，它就是用了互差90°的正弦信号得到了大小恒定的旋转磁场。
可以大概理解为在PWM输出的基础上增加若干花里胡哨的风骚处理(￣▽￣)~*）
绕了这么多弯弯，我们终于让电机转起来了。大家看到这个地方可能会说：“这是在折腾啥？(╬￣皿￣)不还是最后转成三个相差120°的正弦信号了吗？”
我们先测量电机的3相电流。电机的信号如下图所示（把相差120°的电信号看成同一个旋转向量在三个相差120°坐标轴上的投影）
根据我们之前的理论，我们应该的是两个互差90°的磁场。这里咱们又使用一个变换，把三个分磁场变换成α、β方向上的两个分磁场。这个叫做“克拉克（Clarke）变换”。
再把α,β轴上的值映射到旋转的q、d轴上，得到此时电机实际的d值和p值。这是之前反Park变换的逆过程，“帕克Park变换”
我们把测量到的d、q轴值与我们设定的值做对比，通过PI算法消除误差，再重新通过之前的流程输入到SVPWM中，这就完成了一个闭环控制，可以对定子磁场的做动态修正了。因为控制d、q是在控制电流值，所以这个环路叫做电流环。
设置d0、q0值（目标值），经过反Park变换得到Iα和Iβ，输入给SVPWM执行
测量q、d轴的值：测量电机的相电流（测量两相，通过Ia+Ib+Ic=0得到第三相），然后通过Clarke变换得到Iα和Iβ,然后通过park变换得到q、d轴的值。
把测量到的d、q轴值与我们设定的d0、q0做对比，进行PID处理。（目标是让测量值与我们的设定值相同）
调整d、q值输出，回到1.除了电流环之外，由于d、q是直流信号， 我们通过d、q也可以更轻松地控制电机的转速和旋转位置。比如设定电机转速为1000Rpmin，编码器测得当前转速为500，同样用PID算法增大q值就可以加大扭矩，让电机的速度加快了。这个环路叫速度环，即在电流环的外面加一层，改变q、d设定值来改变速度。当然我们也能加上位置环，通过对速度的积分能够获得电机的位置，计算位置误差进行PID调整。看ヾ(✿ﾟ▽ﾟ)ノ，我们把对三相交流正弦信号的控制转换成了对直流信号d,p的控制，这样优势就出来了，很nice~
除了FOC之外，还有别的控制电机的方法，比如梯形波式控制、弦波控制等。详细的介绍可以借鉴这篇文章
简单概括，弦波式换相能让电机在低速下运转平稳，但在高速运转下效率却大幅度的降低；而梯形波式换相在电机高速运转下工作比较正常，但在电机低速运转下，会产生力矩的波动。因此，矢量控制是对无刷电机的最佳控制方式~
汽车的魅力都在它的动感，而动感的灵魂却在发动机，发动机伴随着汽车走过了 100 多年的历史，世界汽车厂商把发动机的性能，包括：排量、上限功率、最大扭矩，作为竞争点。 有人也把发动机比作汽车的心脏， 5 0 年来，我们中国汽车产业长期处在“缺心”状态，但是中国其他的本土汽车厂商也一直积极努力，成立专门的发动机研发团队，全面深入的与多家国外设计企业（德国 FEV 、奥地利 AVL 公司）合作，掌握了发动机技术发展的最新成果。 2008 汽车展会上，世界知名厂商、中国本土厂商，携带着各自实力的、具有国际领先技术的发动机，出现在展台上，向世界展现着世界级发动机的魅力。
节能减排的议题在国际舞台中不断地受到重视，其目的是为了防止环境污染继续恶化、改善气候剧烈变动，以及在地球有限资源情况下订定条款并相互约束。在普通消费者看来，节能减排无非就是随手关闭电源，或搭乘公共交通系统，以便减少资源的浪费及实现资源回收再利用等目的。但是除了这些随手能轻松实现的动作之外，另一个根本问题是怎么样提高能源使用效率。美国 EPRI就曾指出，全球电机所耗费的金额一年高达950亿美金，占了所有电力51%；其次是照明19%，冷却/供暖16%， IT 14%。 无论是工业、家庭还是商业用电，电机所消耗的能源都占有很高的比例。以中国台湾2007年的工业用电为1172亿度为例，电机用电约820亿度，占了总体用电的70%。如果改善电
看到很多人在用C8051做无感无刷电机的驱动，今天瑞生给大家来个国产51单片机STC15W408AS驱动无刷电机的驱动资料吧！ 1.硬件设计 主控单片机使用STC15W408AS，单片机自带硬件PWM模块、ADC模块和比较器模块，所以很适合做无刷电机的驱动，主频35M，无需外部晶振和复位电路，接好VCC和GND就可以工作。半桥电路使用PMOS+NMOS的组合，PMOS为IRF9540，NMOS为IRF540.驱动芯片用TC4427A。 先在洞洞板上做实验吧。原理图如下所示，懒得用软件画了，还是手画来得快些。下面的图中，只画出了A相的桥，B相和C相的桥与A相一样。 依照原理图，焊接好的板子如下图所示： 2.软件设计 2
BLDC /
电瓶车作为一种环保的交通工具已得到了广泛使用。直流无刷电机及控制器是电动自行车中的核心部件，其性能决定了总系统的电能转换效率。控制器根据霍尔传感器输出信号，驱动3相全桥电路，实现对直流无刷电机的控制，因此霍尔信号的准确性及换相的实时性会直接影响电机的性能。在现有电瓶车控制器方案中，霍尔传感器信号的采集均采用软件扫描形式进行，换相操作也通过软件处理，换相误差大，实时性差，尤其对中高速电机更明显。而英飞凌公司的XC866/846能支持硬件霍尔信号采集、换相操作，且无需额外电路就可以实现同步整流控制，单片机利用率高，电机控制性能好。 直流无刷电机控制 传统的直流无刷电机采用梯形波驱动方式，系统结构框图如图1a
同步整流控制 /
一、前言 在旋转动力系统中最频繁涉及到的参数:旋转扭矩,为经验测试旋转扭矩传统使用较多的是扭转角相位差式 传感器 ，该方法是在弹性轴的两端安装着两组齿数、形状及安装角度完全相同的齿轮，在齿轮的外侧各安装着一只接近(磁或光)传感器。当弹性轴旋转时，这两组传感器就可以测量出两组脉冲波，比较这两组脉冲波的前后沿的相位差就可以计算出弹性轴所承受的扭矩量。该方法的优点：实现了转矩信号的非接触传递，检测信号为数字信号；缺点：体积较大，不易安装，低转速时由于脉冲波的前后沿较缓不易比较，因此低速性能不理想。（见图一） 图一 扭转角相位差式扭矩传感器示意图 扭矩测试很成熟的检验测试手段为应变电测技术。它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命
传感器技术性能及应用 /
5月13日，比亚迪正式对外发布iTAC（intelligence Torque Adaption Control，智能扭矩控制管理系统）技术正式对外发布，这是比亚迪为提升车辆驾控性能而打造的安全技术，将率先搭载在e平台3.0的全新车型 海豹 ( 参数 询价 ) 上。 总得来说，iTAC系统的电机响应速度极快，可实时调整各电机输出扭矩，最大限度适配车辆动力变化，使车辆安全性、舒适性和操控性极大的提升。 在响应速度上，相比传统扭矩控制管理系统，iTAC的识别精度提升了300多倍，可提前50ms预测车轮轮速变化趋势。在轮端抓地力出现异常但还未出现打滑时，识别到抓地力异常并提前调整，让车辆恢复稳定。 iTAC下的车辆响应速度明显提升
控制系统 /
下图为无刷电机的外观和结构示例。 左侧是用来旋转光盘播放设备中的光盘的主轴电机示例。共有三相×3共9个线圈。右侧是FDD设备的主轴电机示例，共有12个线）。线圈被固定在电路板上，并缠绕在铁芯上。 在线圈右侧的盘状部件是永磁体转子。外围是永磁体，转子的轴插入线圈的中心部位并覆盖住线圈部分，永磁体围绕在线圈的外围。 三相全波无刷电机的内部结构图和线圈连接等效电路 接下来是内部结构简图和线圈连接等效电路示意图。 该内部结构简图是结构很简单的2极（2个磁体）3槽（3个线圈）电机示例。它类似于极数和槽数相同的有刷电机结构，但线圈侧是固定的，磁体可以旋转。当然，没有电刷。 在这种情况下，线圈采用Y形接法，使
的结构 /
2022年10月19日，致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布，其旗下品佳 推出基于英飞凌（Infineon）IMD111T驱动IC的直流无刷电机驱动方案。 图示1-大联大品佳基于Infineon产品的直流无刷电机驱动方案的展示板图 变频电机驱动是节能减排的重要手段，以白色家电为例，随着全球双碳目标的颁布，慢慢的变多的电器选择采用变频控制的方式来满足节能环保的需求。在家电市场纷纷转向变频控制的市场趋势下，直流无刷电机（BLDC）成为各种电器和电动设备的主要驱动力。为了使客户能够快速的设计出高能效的直流无刷电机，大联大品佳基于Infineon产品推出了直流无刷电机驱动方案。 图示2-大联大品佳
驱动方案 /
FOC硬核和软核控制特点及吊扇典型应用方案介绍
MPS电机研究院 让电机更听话的秘密！ 第一站：电机应用知识大考！跟帖赢好礼~
电源小课堂 从12V电池及供电网络优化的角度分析电动汽车E/E架构的趋势
2月5日消息，AMD线程撕裂者竖起了工作站、发烧桌面处理器的天花板，Intel至强虽然无力抗衡，但也不能放弃，只是实力所限，提升有点慢，下一 ...
DevEco Studio 4.1带来多种调试能力，助力鸿蒙原生应用开发高效调试
目前，HarmonyOS NEXT星河预览版已经正式面向开发者开放申请，面向鸿蒙原生应用及元服务开发者提供的集成开发环境——DevEco Studio也迎 ...
英特尔 Thread Director 技术助力，Linux 用户运行 Windows 虚拟机性能提升 14%
2 月 5 日消息，去年 10 月，微软发布了一份指南，鼓励 Windows 用户通过 WSL 尝试 Linux，这多少让人有些意外。而如果你是一位 ...
不支持超线，新款英特尔 Arrow Lake-S 芯片样品现身测试数据库
2 月 3 日消息，消息人士 InstLatX64 近日在 X 平台分享了一条来自英特尔测试机数据库的信息，称发现了一款不支持超线 ...
智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系 ...
罗彻斯特电子携手思佳讯(Skyworks) 为客户提供持续的产品支持，覆盖未停产及停产元器件
贸泽联手Apex Microtechnology推出全新电子书 探索高可靠性设计中的挑战与难点
ASML发布2023年度报告：综合概述ASML持续与客户、供应商及其他重要利益相关方一同推动发展
贸泽电子开售适用于5G/4G、Wi-Fi和GNSS应用的 Taoglas TFX柔性隐形天线
EEWorld 芯积分兑换年度回馈来袭~多种赚积分捷径曝光+礼品兑换剧透
站点相关：嵌入式处理器嵌入式操作系统开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科
