进一步的了解直流无刷电机运动控制原理

汉德保

直流无刷电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能。相反，正是该特性却变成无刷电机的缺点。因为直流无刷电机要发生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场所也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流无刷电机的性能须用复杂控制技术才能达到现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中，适当控制交流电机在两轴电流分量，达到类似直流无刷电机控制并有与直流无刷电机相当的性能。

而且体积越来越小；像模拟/数字转换器(analog-to-digitconvertadc脉冲宽度调制(pulswidemodulpwm等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相，此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中。得到类似无刷直流电机特性又没有直流无刷电机机构上缺失的一种应用。

直流无刷电机的控制结构

也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(p影响：直流无刷电机是同步电机的一种。

改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，n=120．f/p转子极数固定情况下。以期达到接近直流无刷电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。

控制部则依需求转换输入电源频率。直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 1电源部提供三相电源给电机。

所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor做为速度之闭回路控制，电源部可以直接以直流电输入(一般为24v或以交流电输入(110v/220v如果输入是交流电就得先经转换器(convert转成直流。不管是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(invert转成3相电压来驱动电机。换流器(invert一般由6个功率晶体管(q1q6分为上臂(q1q3q5/下臂(q2q4q6连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供pwm脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(invert换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变化时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制。同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。

直流无刷电机的控制原理

首先控制部就必须根据hall-sensor感应到电机转子目前所在位置，要让电机转动起来。然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(invert中功率晶体管的顺序invert中之ahbhch这些称为上臂功率晶体管)及alblcl这些称为下臂功率晶体管)使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。

myhyebin

BLDC控制方式
霍尔传感器

qiudk2008

必须要有检测转子位置的传感器了？