产品介绍

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　　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有所不同）。此时转子和定子是完全重合在一起的，没有扭矩的存在。

　　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

　　从上图可以看到，只要控制电机的三个绕组产生相位互差120°的大小随着时间按正弦规律变化的3个分矢量，就可以得到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，需要不断地对控制信号做出修正。但是当电机转速较高时，电流环必须跟踪频率不断提高的弦波信号，而且还要克服振幅和频率不断提高的电机反电动势。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、大小稳定并且一直保持和转子磁场方向垂直的磁场难以实现。

　　我们重新回到一开始的磁场叉乘。我们发现电机的转矩只与 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。

　　如上图所示，如果转子的电角度在θ1，则我们就要在θ1处产生d、q轴大小的外磁场。如果转子的电角度在θ2，则我们就要在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，我们可以把q、d轴的大小分解到α,β轴上。这个过程就是所谓的“反帕克（Park）变换”。

　　绕了这么多弯弯，我们终于让电机转起来了。大家看到这里可能会说：“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，我们需要的是两个互差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。

　　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。当然我们也可以加上位置环，通过对速度的积分可以得到电机的位置，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，还有其他控制电机的方法，比如梯形波式控制、弦波控制等。详细介绍可以参考这篇文章

　　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大降低；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~

　　调了一天多的无刷电机，用的无刷电调，其实本来应该是用32做的，但是不知道原理， 于是用了比较熟悉的51单片剂一下来进行调试 一下，查询的资料，还是蛮简单的，但是实际操作并没有那么容易， 在网上查也没有能用的程序，尤其是51，因为基本用无刷的都是无人机 四六轴。所以今天贴上我的程序，分享给大家，希望能对各位减少时间学习，快速上手，本程序实现的功能是在第一次给无刷电机上电后，首先拉高油门，然后降低油门，最后满开油门，注意，，，，注意，，，，注意，一定不要用带螺旋桨的无刷电机来实验，危险，开机后会全速运行，我开全速是为了用涵道，所以全速，， 废线单片机源程序如下： /**********************

　　初步调试成果和学习经历 /

　　—表面贴装型小型封装有助于减小表贴面积和电机驱动电路板的尺寸— 中国上海，2023年8月24日——东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）今日宣布，推出两款600V小型智能功率器件（IPD）---“TPD4163F”和“TPD4164F”，可用于空调、空气净化器和泵等直流无刷电机驱动应用。“TPD4163F”和“TPD4164F”的输出电流（DC）额定值分别为1A和2A，于今日开始支持批量出货。 这两款新产品均采用表面贴装型HSSOP31封装，与东芝之前的产品相比，表贴面积减小了约63% ---这不仅缩小了电机驱动电路板的尺寸，同时也降低了电机高度。 考虑到在供电不稳定的地区，供电电压可能波动较大，因此该新产品

　　驱动的600V小型智能功率器件 /

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　　随着电力电子技术，新的永磁材料以及具有快速运算能力的DSP（数字信号处理器）的发展，直流无刷电机应用日益普及。直流无刷电机具有和直流电机相似的优良调速性能，又克服了直流电机采用机械式换向装置所引起的换向火花、可靠性低等缺点，且具有体积小、重量轻、效率高、电机的形状和尺寸灵活等优点，因此广泛应用在伺服系统、数控机床、电动车辆和家用电器各领域，成为现代伺服技术的主方向。 本文的主要内容是基于DSP芯片MC56F8323的直流无刷电机的硬件设计。主要包括电流环、速度位置环和IPM（智能功率模块）驱动电路的硬件设计。 2 系统设计 2.1 系统硬件框架设计 MC56F8323是FREESCALE（飞思卡尔）半

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　　摘要： ML4425/4426是Micro Linear公司推出的一种智能型无刷电机专用电路。该电路能提供起动和控制Δ和Y绕组、无刷电机的速度、换向所需的所有功能。文中介绍了ML4425/4426的特点、引脚功能、运行原理以及典型应用电路，并给出了一个完整的高电压电机的驱动电路。     关键词： 无刷电机 换向 速度控制 ML4425/4426 1 功能特点 ML4425/4426是Micro Linear公司推出的智能型无刷电机专用，可用于为三相无刷电机提供封闭回路的换向控制信号，同时利用PWM模式还可对电机速度进行控制并对电机进行必要的保护。ML4425/4426的特点

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