實戰(zhàn)！復旦微電子資深技術專家，詳解《直流無刷電機驅(qū)動基礎》
[導讀]【導讀】無刷直流電機（BrushlessDirectCurrentMotor,BLDCM）克服了有刷直流電機的先天性缺陷，以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。本次直播，復旦...
【導讀】無刷直流電機（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）克服了有刷直流電機的先天性缺陷，以電子換向器取代了機械換向器，所以無刷直流電機既具有直流電機良好的調(diào)速性能等特點，又具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點。本次直播，復旦微應用工程師朱思鵬先生將為您詳細解讀《直流無刷電機驅(qū)動基礎》。
電機的種類劃分非常多，而“BLDC電機”具有較高的效率和良好的操作性，可以廣泛應用于家用電器、電動工具、工業(yè)控制、無人機等諸多領域。
在10月15日的直播中，復旦微電子MCU產(chǎn)品線資深技術工程師朱思鵬，為大家講解了直流無刷電機驅(qū)動基礎知識，具體內(nèi)容包括以下幾個方面：一、直流電機工作原理二、有感六步方波驅(qū)動三、FOC驅(qū)動原理四、SVPWM控制五、電流采樣六、角度估算
下面咱們來介紹一下直播內(nèi)容。
1、直流電動機工作原理
直流有刷電機有機械換向器
直流無刷電機無機械換向器，有控制器
從上圖可以看到直流有刷電機與直流無刷電機的結(jié)構(gòu)區(qū)別。
2、有感六步方波驅(qū)動
BLDC電機無傳感器，分析電動勢。
反電動勢過零點對應轉(zhuǎn)子跳邊沿。
這個章節(jié)介紹了轉(zhuǎn)子電壓矢量、反電動勢與跳邊沿的波形圖以及強拖啟動電動機運行步驟。
3、FOC驅(qū)動原理
方波有較大的轉(zhuǎn)矩波動。
矢量框圖分析。
FOC（Field-Oriented Control），即磁場定向控制，也稱矢量變頻，是目前無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）高效控制的最佳選擇。FOC精確地控制磁場大小與方向，使得電機轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動態(tài)響應。
4、SVPWM控制
SVPWM每次需要導通三個MOS管。
0矢量不合成。
SVPWM是空間矢量脈寬調(diào)制的簡稱。它的原理就是通過矢量合成，輸出SVPWM波形。從三相電壓的效果出發(fā)，著眼于如何使電機獲得理想圓形磁鏈軌跡。
5、電流采樣
A相采樣時間較短，咱們只采B和C相。
只有A相和B相有電阻。對PWM占空比有限制。
單電阻只采總線電流。本章節(jié)介紹了三電阻采樣、雙電阻采樣、單電阻采樣。
6、角度估算
此模型為滑模觀測器模型。
總結(jié)：
由于比機械換相電機（即“有刷”電機）提供的電效率和扭矩重量比更高，電子換相電機（即“無刷”電機）越來越受歡迎。無刷直流 (BLDC) 電機通常被定義為一種永磁同步電機 (PMSM)，因采用集中式繞組，會產(chǎn)生梯形反電動勢。這是它區(qū)別于其他 PMSM 電機的地方，后者因采用分布式定子繞組，產(chǎn)生的是正弦反電動勢。
無刷直流電機通常使用梯形控制，但也會使用磁場定向控制。而普通 PMSM 電機通常僅使用磁場定向控制。梯形 BLDC 電機控制比磁場定向控制更簡單，這種方法每次只有兩相通電，扭矩控制僅需一個 PID 控制器，并且與磁場定向控制不同，它無需使用帕克和克拉克變換進行坐標變換。
我國作為全球家電電機生產(chǎn)數(shù)量最多的國家，電機往節(jié)能方向的發(fā)展具有重要意義。因此，BLDC無刷電機是最佳的解決方案。
隨著全球工業(yè)自動化、智能化和人們生活水平的提高，BLDC無刷電機在汽車、家用電器、電子音像、信息處理設備，以及工業(yè)自動化等領域的應用將越來越廣泛。
未來BLDC無刷電機使用量比較大的應用市場主要有汽車、5G、無人機/水下機器人、電踏車/電動車、工業(yè)機器人、風機、壓縮機、電動工具、泵類和個人保健護理等十大潛力應用領域。
雖然本期直播已經(jīng)結(jié)束了，但錯過的小伙兒也不要著急，您可以復制以下鏈接觀看回放，或點擊左下“閱讀原文”直接進入頁面觀看：https://live.21ic.com/live/play?live_id=21
電機的種類劃分非常多，而“BLDC電機”具有較高的效率和良好的操作性，可以廣泛應用于家用電器、電動工具、工業(yè)控制、無人機等諸多領域。
在10月15日的直播中，復旦微電子MCU產(chǎn)品線資深技術工程師朱思鵬，為大家講解了直流無刷電機驅(qū)動基礎知識，具體內(nèi)容包括以下幾個方面：一、直流電機工作原理二、有感六步方波驅(qū)動三、FOC驅(qū)動原理四、SVPWM控制五、電流采樣六、角度估算
下面咱們來介紹一下直播內(nèi)容。
1、直流電動機工作原理
直流有刷電機有機械換向器
直流無刷電機無機械換向器，有控制器
從上圖可以看到直流有刷電機與直流無刷電機的結(jié)構(gòu)區(qū)別。
2、有感六步方波驅(qū)動
BLDC電機無傳感器，分析電動勢。
反電動勢過零點對應轉(zhuǎn)子跳邊沿。
這個章節(jié)介紹了轉(zhuǎn)子電壓矢量、反電動勢與跳邊沿的波形圖以及強拖啟動電動機運行步驟。
3、FOC驅(qū)動原理
方波有較大的轉(zhuǎn)矩波動。
矢量框圖分析。
FOC（Field-Oriented Control），即磁場定向控制，也稱矢量變頻，是目前無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）高效控制的最佳選擇。FOC精確地控制磁場大小與方向，使得電機轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、噪聲小、效率高，并且具有高速的動態(tài)響應。
4、SVPWM控制
SVPWM每次需要導通三個MOS管。
0矢量不合成。
SVPWM是空間矢量脈寬調(diào)制的簡稱。它的原理就是通過矢量合成，輸出SVPWM波形。從三相電壓的效果出發(fā)，著眼于如何使電機獲得理想圓形磁鏈軌跡。
5、電流采樣
A相采樣時間較短，咱們只采B和C相。
只有A相和B相有電阻。對PWM占空比有限制。
單電阻只采總線電流。本章節(jié)介紹了三電阻采樣、雙電阻采樣、單電阻采樣。
6、角度估算
此模型為滑模觀測器模型。總結(jié)：
由于比機械換相電機（即“有刷”電機）提供的電效率和扭矩重量比更高，電子換相電機（即“無刷”電機）越來越受歡迎。無刷直流 (BLDC) 電機通常被定義為一種永磁同步電機 (PMSM)，因采用集中式繞組，會產(chǎn)生梯形反電動勢。這是它區(qū)別于其他 PMSM 電機的地方，后者因采用分布式定子繞組，產(chǎn)生的是正弦反電動勢。
無刷直流電機通常使用梯形控制，但也會使用磁場定向控制。而普通 PMSM 電機通常僅使用磁場定向控制。梯形 BLDC 電機控制比磁場定向控制更簡單，這種方法每次只有兩相通電，扭矩控制僅需一個 PID 控制器，并且與磁場定向控制不同，它無需使用帕克和克拉克變換進行坐標變換。
我國作為全球家電電機生產(chǎn)數(shù)量最多的國家，電機往節(jié)能方向的發(fā)展具有重要意義。因此，BLDC無刷電機是最佳的解決方案。
隨著全球工業(yè)自動化、智能化和人們生活水平的提高，BLDC無刷電機在汽車、家用電器、電子音像、信息處理設備，以及工業(yè)自動化等領域的應用將越來越廣泛。
未來BLDC無刷電機使用量比較大的應用市場主要有汽車、5G、無人機/水下機器人、電踏車/電動車、工業(yè)機器人、風機、壓縮機、電動工具、泵類和個人保健護理等十大潛力應用領域。
雖然本期直播已經(jīng)結(jié)束了，但錯過的小伙兒也不要著急，您可以復制以下鏈接觀看回放，或點擊左下“閱讀原文”直接進入頁面觀看：https://live.21ic.com/live/play?live_id=21
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