无刷直流电机运行原理与基本控制方法
三相无刷直流电机原理和控制方法
三相无刷直流电机原理和控制方法一、BLDC电机的工作原理：BLDC电机是由无刷电机和电子调速器组成的系统。
其工作原理主要包括定子和转子两部分。
1.定子部分：BLDC电机的定子上有三个永磁铁，分别是U、V、W相。
这三个相互相隔120度，每个相上都有两个定子绕组。
当定子绕组通电时，会在定子上形成一个旋转的磁场。
2.转子部分：BLDC电机的转子上有多个永磁铁，通常为四个或六个。
这些永磁铁构成了转子的磁极，通过转子上的轴向磁力使得电机可以旋转。
3.电子调速器：BLDC电机的电子调速器主要由功率器件和控制电路组成。
控制电路通过传感器检测电机的转子位置和速度，并根据外部的控制信号来控制功率器件的开关，从而控制电机的转速和运行状态。
BLDC电机的工作原理是通过改变定子绕组的电流方向以产生旋转磁场，进而旋转转子来完成工作的。
二、BLDC电机的控制方法：BLDC电机的控制方法主要包括传感器控制和传感器无控制两种。
1.传感器控制：传感器控制是通过传感器检测电机的旋转位置和速度，并将这些信号反馈给控制器，从而调整电机的驱动信号来控制电机的运行状态和转速。
传感器控制的优点是精确度高、控制稳定，但需要安装传感器，增加了电机的结构复杂性和成本。
2.传感器无控制：传感器无控制是通过算法来估计电机的转子位置和速度，而无需使用传感器。
常见的传感器无控制方法有基于反电动势法和基于电流观测法。
基于反电动势法是通过测量电机绕组的反电动势来推测转子位置和速度。
该方法简单直观，但对低速和低转矩的控制效果不好。
基于电流观测法是通过观察电机绕组的电流变化来推测转子位置和速度。
该方法相对准确，但对电流测量的要求较高。
传感器无控制的优点是结构简单、成本低，但其精确度和控制稳定性相对较差。
三、总结：BLDC电机将传统的有刷直流电机中的机械换向器替换成了电子换向器，具有结构简单、效率高、控制精度高和使用寿命长等优点。
其工作原理是通过改变定子绕组的电流方向以产生旋转磁场，进而旋转转子来完成工作的。
无刷直流电机原理与基本控制方法培训
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（1） pwm-on型调制方式 （2）on-pwm型调制方式
电子电器技术培训-无刷直流电机原理与基本控制方法培训
电子电器技术培训-
无刷直流电机原理与基本控制方 法培训
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电子电器技术培训-无刷直流电机原理与基本控制方法培训
1
电子电器技术培训-
目录
✓ 一、几个术语解释（极对数、相数、电角度、 电角频率、相电压、线电压、反电动势）
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电子电器技术培训-
无刷直流电机的换流模式
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（3）H_on-L_pwm型调制方式 （4）H_pwm-L_on型调制方式
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t
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HALL状态 导通功率管
101 T6T1
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无刷直流电机的调速与控制技术
无刷直流电机的调速与控制技术随着科技的发展，电动机在各个领域的应用越来越广泛。
而无刷直流电机作为一种高效、可靠的电机，在许多领域得到了广泛的应用。
无刷直流电机的调速与控制技术是保证电机运行稳定性和提高其性能的重要一环。
一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
其核心部件是电机转子上的永磁体，通过感应电流产生的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用，从而实现电机的运转。
相比于传统的有刷直流电机，无刷直流电机省去了电刷与换向器件，因此具有更高的效率和更长的寿命。
二、无刷直流电机的调速方法无刷直流电机的调速方法主要包括电压控制调速和电流控制调速两种。
1. 电压控制调速电压控制调速是通过改变电压的大小来控制电机的转速。
在实际应用中，最常见的方式是采用PWM (Pulse Width Modulation) 调制技术。
PWM技术通过调整电压的占空比，使得电机在一个固定的周期内以不同的占空比工作，从而实现不同的转速。
这种方法简单易行，但是对于大功率的无刷直流电机，其调速范围较窄。
2. 电流控制调速电流控制调速是通过改变电机定子线圈的电流来控制电机的转速。
常见的控制方法有开环控制和闭环控制。
开环电流控制是在电机定子线圈中加回馈电阻，通过改变反馈电阻的大小来调整电流。
这种方法结构简单，控制参数易调，但是系统稳定性较差，无法适应负载的变化。
闭环电流控制是在开环控制的基础上加入反馈环节，通过传感器测量电机的电流，并与设定的电流进行比较，通过PID控制算法来调整控制器输出的电压，从而控制电机的转速。
这种方法可以提高系统的稳定性和动态响应性能，适用于对转速精度和系统稳定性要求较高的应用。
三、无刷直流电机的控制技术无刷直流电机的控制技术是实现电机调速的重要手段之一。
根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的控制方法。
1. 速度控制速度控制是无刷直流电机最基本的控制方式。
通过改变电机的输入提速，可以控制电机的转速。
无刷直流电机原理
无刷直流电机原理1. 引言无刷直流电机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种通过电子器件控制转子上的永磁体与定子上的线圈之间的磁场相互作用来实现电能转变为机械能的装置。
相比传统的有刷直流电机（Brushed DC Motor），无刷直流电机具有结构简单、寿命长、转速范围广、效率高等优点，广泛应用于工业、家用电器、交通工具等领域。
本文将详细解释无刷直流电机的基本原理，包括其结构组成、工作原理和控制方式。
2. 结构组成无刷直流电机主要由转子和定子两部分组成。
•转子：转子是由永磁体组成的，并且通常采用多极结构。
每个极对应一个磁极，可以是南极或北极。
转子通常采用铁芯材料制造，以提高磁导率和减小磁阻。
在转子上还安装了传感器，用于检测转子位置和速度。
•定子：定子是由线圈组成的，并且通常采用三相对称结构。
每个线圈都由若干匝导线绕制而成，形成一个线圈组。
定子通常采用硅钢片或铁氟龙等绝缘材料进行绝缘和支撑。
3. 工作原理无刷直流电机的工作原理基于磁场相互作用和电磁感应。
•磁场相互作用：当定子上的线圈通电时，会产生一个磁场。
根据安培定律，这个磁场会与转子上的永磁体产生相互作用，使转子受到力的作用而旋转。
因为转子上的永磁体是多极结构，所以在不同位置上受到的力也不同，从而形成了旋转运动。
•电磁感应：在无刷直流电机中，通常使用霍尔传感器来检测转子位置和速度。
霍尔传感器可以检测到转子上的永磁体所在位置，并通过控制器将这些信息反馈给电机驱动器。
根据这些信息，电机驱动器可以准确地控制定子线圈的通断时间和顺序，从而实现对电机的精确控制。
4. 控制方式无刷直流电机的控制方式主要有两种：传感器驱动和传感器无刷。
•传感器驱动：这种控制方式需要使用霍尔传感器等装置来检测转子位置和速度。
通过采集到的转子信息，控制器可以准确地控制定子线圈的通断时间和顺序，从而实现对电机的精确控制。
这种控制方式具有高精度和高效率的特点，但需要额外的传感器装置。
直流无刷电机原理与控制
直流无刷电机在各个方面得到广泛的应用，处处都可以见到它们的踪影，种类也很繁多，因为本人从事的是电动车方面的行业，故在这里我们主要讲讲电动车上直流无刷电机的原理和控制它的结构图如下：（这是一个小型直流无刷电机的结构图，是本人根据实物，用WINDOWS画图板一笔一画绘制，发了不少心血，未经同意，不得转载）当然电动车上的无刷电机线圈更多，不过和下面介绍的原理是一样的。
这样做的目的是为了简化，同时也是为了使大家更易于理解。
其实无刷电机的原理很简单，概括的说就是：当给内置霍耳传感器接通电源时，这些霍耳传感器将信号输入到控制器其实这些信号间接反映了转子所处的位置控制器对这些信号经过判断之后，作出相应的输出，并给相应的线圈通电，通电产生了磁场。
因为同性相斥，异性想吸的原理，定子和转子就相对移动。
普通无刷电机的定子是线圈（上面连有霍耳传感器），于是转子（磁钢及轮子）受迫转动。
转子一转动，内置霍耳传感器的输出信号便发生改变，控制器又输出不同方向的电流而该输出产生的磁场又刚好再次和固定磁场（磁钢）同性相斥，异性相吸，结果再次迫使转子转动，接着霍耳传感器的输出信号又再次发生改变.......这样周而复使，轮子就不断转动（每次霍耳信号改变，控制器产生的电流方向要与电机所要求的一致才行，也就是相序要匹配，轮子才会朝一个方向运动）。
文笔不好，概括不全，请大家莫怪。
电机内部霍耳传感器的正电源线即红线一般接5－12v直流电。
而以5V居多。
霍耳的信号线传递电机里面磁钢相对于线圈的位置，根据三个霍耳的信号控制器能知道此时应该如何给电机的线圈供电（不同的霍耳信号，应该给电机线圈提供相对应方向的电流），就是说霍耳状态不一样，线圈的电流方向不一样。
二，无刷电机的运行原理霍耳信号传递给控制器，控制器通过电机相线（粗线，不是霍耳线）给电机线圈供电，电机旋转，磁钢与线圈（准确的说是缠在定子上的线圈，其实霍耳一般安装在定子上）发生转动，霍耳感应出新的位置信号，控制器粗线又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转（线圈和磁钢的位置发生变化时，线圈必须对应的改变电流方向，这样电机才能继续向一个方向运动，不然电机就会在某一个位置左右摆动，而不是连续旋转），这就是电子换相。
直流无刷电动机工作原理与控制方法
直流无刷电动机工作原理与控制方法直流无刷电动机（Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种基于电磁力作用实现机械能转换的电机。
与传统的有刷直流电动机相比，BLDC 电机不需要传统的用于换向的有刷子和槽型换向器，具有寿命长、效率高和维护方便等优点。
BLDC电机广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。
BLDC电动机的工作原理如下：1.结构组成：BLDC电动机主要由转子、定子和传感器组成。
2.定子：定子是由硅钢片叠压而成，上面布置有若干个线圈，通电后产生磁场。
3.转子：转子上布置有磁铁，组成多个极对，其中每个极对由两个磁体构成。
4.传感器：BLDC电机中通常搭配有霍尔传感器或者编码器，用于检测转子位置，实现无刷电机的精确控制。
BLDC电动机的控制方法如下：1.转子位置检测：通过霍尔传感器或编码器检测转子位置，以便控制电机的相电流通断和电流方向。
2.电流控制：根据转子位置信息，利用控制算法控制电机的相电流，将电流引导到正确的相位上以实现电机的转动。
3.电压控制：根据电机转速需求，控制电机的进给电压，调整电机转速。
4.速度控制：通过调整电机的进给电压和相电流，使电机达到所需的速度。
5.扭矩控制：通过控制电机的相电流大小，控制电机的输出扭矩。
BLDC电机的控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式：1.开环控制：根据电机的数学模型和控制算法，在事先给定的速度范围内，根据转子位置信息和电机参数计算出合适的相电流和电压进行控制。
开环控制简单，但无法实现高精度的转速和位置控制。
2.闭环控制：通过传感器实时检测转子位置和速度，在控制算法中进行比较，调整相电流和电压，使电机输出所需的速度和扭矩。
闭环控制可以实现高精度的转速和位置控制，但相对于开环控制，需要更多的硬件和软件支持。
总结起来，BLDC电动机通过转子位置检测和电流控制实现高精度的转速和位置控制。
在控制方法上，可以采用开环控制或闭环控制，根据具体应用的需求选择合适的控制方式。
bldc控制原理
bldc控制原理BLDC（无刷直流电机）控制是现代电机控制领域的一个热门话题。
这种电机的控制被广泛应用于家用电器、无人机、自动化设备等自动控制系统中。
本文将介绍BLDC电机的基本工作原理和控制策略。
BLDC电机的工作原理通常，BLDC电机由永磁体、转子、驱动电子器件和控制电路组成。
永磁体通常位于电机的外部并固定在定子上，而转子则包含一组绕在铁芯上的绕组。
当这些绕组被激励时，它们产生一个磁场，这个磁场与永磁体产生的磁场相互作用，从而导致电机转动。
BLDC电机有三个绕组，分别称为A、B和C绕组。
这些绕组放置在定子上，并与转子上的磁极相交。
在运行时，BLDC电机通过不断交替激活这三个绕组中的一组或多组来实现转子旋转。
这个过程需要一个特殊的控制器，它根据电机的运转状态和需求来控制三个绕组的激励。
控制BLDC电机的策略要控制BLDC电机的旋转，需要将控制信号发送给电机控制器。
这个信号可以是数字脉冲宽度调制（PWM）信号。
此外，还需要描述BLDC电机的状态和控制策略的控制器。
常用的控制策略包括：1.交替相邻的绕组：这种控制策略是最简单的，并且可以实现BLDC 电机的高速运行。
在此策略中，只有两个相邻的绕组被同时激活，并且在接下来的时间段内分别切换。
2.正/反向旋转：在这种控制策略中，控制器可以发送一个指示电机正向旋转或反向旋转的信号。
当要逆转电机的方向时，需要改变绕组的激励顺序。
3.按需交替绕组：这种控制策略基于电机负载和应用需求。
控制器可以根据电机的负载发出不同的交替激励顺序信号。
这种方法可以实现电机的低功耗运行和更高的能效。
总结BLDC电机控制是现代电机控制领域的一个重要课题。
它可以通过不同的控制策略来实现高效的转动和负载适应性。
随着新技术的不断进步，BLDC电机控制也将得到更精细和高效的改进，从而在未来的自动化、航空航天、医疗等领域展现出更多的应用价值。
无刷直流电机运行原理与基本控制方法
无刷直流电机运行原理与基本控制方法无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDC）是一种采用电子换向器来实现转子绕组换向的直流电机。
相比传统的有刷直流电机，在控制系统和效率方面有很大的优势。
下面将详细介绍无刷直流电机的运行原理和基本控制方法。
运行原理：无刷直流电机的核心部件是转子，上面装有多个永磁体。
转子内的绕组通过电子换向器将电流应用到绕组上，从而产生旋转力。
电子换向器根据传感器反馈的位置信息，控制电流的输入，实现转子绕组的换向。
无刷直流电机根据电子换向器的类型可以分为传感器式和传感器无式两种。
传感器式无刷直流电机通过安装在转子上的霍尔传感器等位置传感器来监测转子位置，并将此信息反馈给电子换向器。
电子换向器根据转子位置信号，控制电机的相序和相电流，实现电机的转动。
传感器无式无刷直流电机则通过估计转子位置来进行控制，无需外部传感器。
在转子上安装的霍尔传感器被去除，由控制器利用电机的后电动势（back electromotive force, BEMF）信号来计算转子位置。
基本控制方法：1.电压控制：电压控制是最基本的控制方法，通过控制电压的大小和频率来改变电机的转速。
在电压控制模式下，电机的角速度和负载之间可通过非线性函数表达，反映了电机的特性。
这种控制方法简单易实现，适用于对转速要求不高的应用。
2.电流控制：电流控制是常用的无刷直流电机控制方法，通过控制电机的相电流大小和方向来实现转速和扭矩的控制。
电流控制可以实现电机的低速高扭矩输出，适用于需要精确控制扭矩输出的应用。
3.速度控制：速度控制是无刷直流电机常用的控制方法之一，通过控制电机绕组的电流来实现转速的控制。
在速度控制模式下，控制器根据转速反馈信号对电流进行调节，使电机保持设定的转速。
这种控制方法适用于需要稳定转速输出的应用。
除了以上三种基本控制方法外，还有一种称为“无刷伺服”（BLDS）的控制方法。
BLDS控制方法将电流控制和速度控制相结合，通过对电流和速度的双闭环控制，可以实现更高精度、更稳定的转速控制。
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D1
T4 T6 D4
D6
T2
D2
O
O
T2、T3同时导通
T3关断、T2导通
23
双侧调制下桥臂换向过程分析
T1 Ud T4 T3 D3 T6 D4 D6 T2 T5 D5
Ud T1 T3 D3 T6 D4 D6 T2 T5 D5
4
A ’
电子开 关线路
V1
V2
V3
-
4
120度导通时转子位置与电流换相关系
A'
C
A'
B
C
A'
B
C
B
r
B
'
r
C'
r
C'
a) 0度（换相前） b) 0度（换相后） c) 60度（换相前） d) 60度（换相后）
B
'B'C'A
c) A'
s
A
a) A'
s
A
b) A'
60 o
C
B
C
B
C
B
e) 120度（换相前）
6
101 100 110 010 011 001 101
PWM a PWM b
PWM c
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
t t t
ia ib ic
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
t t t
6
无刷直流电机的数学模型
采用理想化的直流无刷电机用状态方 程表示的数学模型，电流为理想的方波， 反电势为理想的梯形波，并作如下假设： （1）不计磁路饱和； （2）电机涡流损耗和磁滞损耗；
19
19
无刷直流电机的换流模式
（1）采用pwm-on方式时，下桥换相和上桥换相的换相转矩脉动相等，且最小；非 换向相电流脉动也是最小的； （2）采用on-pwm方式时，下桥和上桥换相转矩脉动相等且比pwm-on方式大，非换 向相电流脉动也比pwm-on方式时大。 （3）采用H_pwm-L_on方式时，下桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动大且与onpwm方式时的转矩脉动和电流脉动相等，上桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动小 且与pwm-on方式时的转矩脉动和电流脉动相等。 （4）采用H_on-L_pwm方式时，下桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动小且与 pwm-on方式时的转矩脉动和电流脉动相等，上桥换相转矩脉动和非换向相电流脉动 大且与on-pwm方式时的转矩脉动和电流脉动相等。 （5）采用H_pwm-L_pwm方式时，换相转矩脉动最大且非换向相电流脉动也最大。
Tem
e Ai A eB i B eC iC
1 d r Tem TL f rr p n J dt
8
8
无刷直流电机的数学模型
在任何时刻，定子上只有两相同时导通，且导通相的定子 电流幅值保持不变：
Tem
r
pn
e Ai A eB i B eC iC
D1
D1
T4
D2
D2
O
O
T1、T2同时导通
T1关断、T2导通
22
22
单侧调制上桥臂换向过程分析
T1 Ud T4 T3 D3 T6 D4 D6 T2 T5 D5
T1 Ud
D2
T3
D3
T5
D5
D1
20
20
无刷直流电机的电路模型
Halla
Hallb Hallc
101 100 110 010 011 001 101
ea eb ec
t t t
PWM a PWM b
PWM c
t t t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
ia ib ic
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
2
2 U O 1 Ld 2d RO T Ld Ud 2
逆变器—永磁无刷电机系统示意图
10
10
无刷直流电机的相电流分析
11
11
无刷直流电机的换相电流
U 2 E s i A I s dc t 3LM 2(U dc E s ) iB t 3 LM U dc 4 E s iC I s t 3LM
i Is iA
iB
i Is iA iB
u ON
L M p 0 0
0 LM 0
i A e A u ON i e u 0 B B ON LM iC eC u ON 0
e AN
r
pn
e BN eCN e A e B eC 3
主 要 内 容
一、几个术语解释（极对数、相数、电角度、电角频率、
相电压、线电压、反电动势）
二、无刷直流电机的运行原理
（运行原理、数学模型）
三、无刷直流电机的基本控制方法
（各参数相互关系、换流过程与换流模式）
四、车用无刷直流电机及其控制系统
（基本控制、弱磁控制）
1
几个术语解释
2p ）：电机转子中N-S极的对数，2，3，4，…… • 极对数（
o
D2
ic ec
3
3
无刷直流电机的组成
+
B ’ A C ’ B C
位置传 感器
无刷直 流电机
无刷直流电机组成部分： 电机本体、位置传感器、 电子开关线路；
电机本体在结构上与永磁 同步电动机相似；
电子开关线路由功率逻辑 开关单元和位置传感器信 号处理单元两部分组成； 电子开关线路导通次序是 与转子转角同步的，起机 械换向器的换向作用。
• 相电压：电机相绕组对电机中性点电压 • 线电压：电机两相绕组之间电压 • 反电动势：电机到拖时某一转速下对应电机线电压峰值
2
2
几个术语解释
T1 Ud T3 D3 T5 D5 C T2
D1
Cd A B T6 T4 D4 D 6 ia ib ea eb
单侧调制较双侧调制损耗小。
26
无刷直流电机的相电流分析
27
无刷直流电机的相电流分析
28
28
无刷直流电机的相电流分析
29
29
无刷直流电机的相电流分析
30
30
无刷直流电机的制动控制
Ld
iL D1 iD
iQ
D
Rc Lc U O RO Cd
Ud ton
T
Q
toff
升压斩波器原理
Ld d 1 d RO T 2
R
LM LM LM
eB eA
uA
R
uB
（3）忽略定子电流的电枢反应；
（4）定子绕组采用Y形接法。
uC
R
eC
无刷直流电机的等效电路
u A R 0 0 i A u 0 R 0 i B B u C 0 0 R iC
t t t
HALL状态 导通功率管
101
100
110
010
T6T1
T1T2
21
T2T3
T3T4
011 T4T5
001 T5T6
21
单侧调制下桥臂换向过程分析
T1 Ud T4 T3 D3 T6 D4 D6 T2 T5 D5 Ud T1 T3 D3 T6 D4 D6 T2 T5 D5
60 120 180 240 300 360 420
T3 T6 T5
T2
T3 T6 T5
T2
0
0
（1） pwm-on型调制方式
14
（2）on-pwm型调制方式
14
无刷直流电机的换流模式
T1 T4
t t t t t t
60 120 180 240 300 360 420
0
Is
i Is
iA
tf iC
t
iB t "f
0
Is
t 'f t f
t
Is
0
tf iC
t
iC
12
12
无刷直流电机的反电动势
13
13
无刷直流电机的换流模式
T1 T4
t t t t t t
60 120 180 240 300 360 420
T1 T4
t t t t t t
18
18
无刷直流电机的换流模式
(N) 400(A)
转矩脉动仿真结果
调制方式 上桥 pwm-on on-pwm 20％ 30％ 18.5％ 33.8％ 下桥 20％ 30％ 37.5％ 15.4％
-200(A)
H_pwm-L_on H_on-L_pwm
（5）L_on-H_pwm型调制方式
H_pwm-L_pwm 42.4% 42.4%
D1
Cd A B T6 T4 D4 D 6 ia ib ea eb
o
（滤波）电容（F）；
T1 ~ T6 为6个功率开关管；
D2
ic ec
D1 ~ D6 为6个续流二极管；
采用120º 的两两导通方式 ，对 T1 ~ T6 分别在各自 120º 导通时间内根据不同 的调制方式进行PWM调制。