无感无刷电机笔记
无感无刷电机控制电路知识点
无感无刷电机控制电路知识点
无感无刷电机控制电路是一种常见的电机控制方案，其特点是具有高效、低噪音和可靠性强等优点。
下面将从控制原理、电路设计和应用场景三个方面进行介绍。
一、控制原理
无感无刷电机控制电路的核心是通过传感器检测电机转子位置，然后按照一定的算法控制电流进行驱动。
与传统的有刷电机相比，无感无刷电机不需要刷子与转子直接接触，大大减少了摩擦和磨损，提高了电机的寿命和稳定性。
二、电路设计
无感无刷电机控制电路通常由功率电路和控制电路两部分组成。
功率电路主要包括电机驱动芯片、功率管和滤波电路等，用于将控制信号转化为电机驱动所需的高电流和高电压。
控制电路主要由微控制器或数字信号处理器组成，负责接收传感器反馈信号、计算电机的转子位置和速度，并实时调整电流输出，控制电机的运行状态。
三、应用场景
无感无刷电机控制电路在众多领域有着广泛的应用。
在家电领域，它常用于空调、洗衣机和冰箱等产品中，可实现高效、节能的运行。
在工业自动化领域，无感无刷电机控制电路广泛应用于机器人、传送带和自动化生产线等设备中，提高了生产效率和精度。
此外，无感无刷电机控制电路还被应用于电动车、无人机等交通工具中，以
提供高效、稳定的动力输出。
总结：无感无刷电机控制电路是一种高效、低噪音、可靠性强的电机控制方案。
通过传感器检测电机转子位置，控制电路实时调整电流输出，实现对电机的精确控制。
该技术在家电、工业自动化和交通工具等领域具有广泛的应用前景。
三相直流无刷电机控制笔记
一、电机基本知识电机已经成为我们生活中的重要组成部分。
它们存在于从电动汽车到无人机，机器人医疗设备，家电，玩具等其他的各种电子设备中。
电动机可根据其使用的电源类型分为两大类：交流电动机和直流电动机。
交流电机使用交流电源（单相或三相）供电，主要用于需要大量扭矩的工业应用中。
直流电机是基于电池或直流电源的应用。
交流电机结构简单，运行可靠，但启动特性和调节性能较差，需要通过变频来控制电机速度。
而直流电机具有优越的启动特性和调速性能，主要表现为控制性能好，调速范围宽，效率高，广泛应用于工业和民用场合。
直流电机又可以分为三种不同的类型：1）有刷直流电机；2）无刷直流电机；3）伺服直流电机。
电动机的工作原理都是基于两个基本定律：安培定律和法拉第定律。
简单的说就是，磁场中的载流导体，会受到力的作用（左手定则：让磁感线穿过手掌正面，手指方向为电流方向，大拇指方向为产生磁力的方向）。
第二个定律指出，如果导体在磁场中移动，磁场中的导体因受到力的牵引切割磁感线会产生电动势（1.右手定则：让磁感线穿过掌心，大拇指方向为运动方向，手指方向为产生的电动势方向。
2.右手螺旋定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通电螺旋管的N 极。
）。
我们研究的是电机控制，对于电机设计中的关于磁路，磁导率，气隙饱和，去磁曲线等参数的研究意义不大。
我们了解电机的基本结构和原理即可。
电动机由永磁体和一堆导体绕成的线圈两个主要组成部分，即我们常说的定子和转子。
电机运动的本质，基于磁铁同性相斥，异性相吸的事实，实现旋转运动；实际上就是一个磁场在追着另一个磁场运动的过程。
扫描下方二维码，进入电机技术群无刷直流电机工作原理示意图如下所示：1. 先用磁回路分析法来说明两相两极无刷电机的工作原理。
上图中，当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B（如图中粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己内部的磁力线方向与外磁力线方向保持一致以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转。
无感无刷直流电机的换向方法
无感无刷直流电机的换向方法说实话无感无刷直流电机的换向方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我最开始想到的就是按照有刷直流电机的换向概念去套，以为会有相似之处呢，这可真的是大错特错。
有刷电机是通过机械电刷来进行换向，而无感无刷直流电机里面没有电刷这东西啊，我按照之前的思路做了好多尝试，比如调整电流方向的时机按照有刷的那种间隔来，结果电机转得乱七八糟，不是卡壳就是空转发热，白白浪费了好多时间和精力，这可真是个失败的教训。
后来我深入研究它的原理，知道了无感无刷直流电机是通过检测反电动势来确定转子位置，从而进行换向的。
那怎么去检测这个反电动势呢？我试过用专门的电路。
这个电路就好比是一个小侦探，在电机运转的时候时刻去监视电压的变化。
我用各种元件拼凑出了一个检测电路。
可是一开始并没有成功，因为我没有处理好信号的干扰问题。
这里呀，就像是你在听很微弱的声音时，旁边有一堆人在大声喧哗，愣是听不到你要听的声音。
我尝试换了屏蔽线，还加了滤波电容，就像给小侦探戴上了耳塞，挡住那些杂乱的声音，才算是能比较准确地检测到反电动势了。
再之后呢，根据检测到的反电动势信号来确定换向时刻就很关键了。
这需要根据电机的转速、负载等因素做一些调整。
我当时不确定该怎么设置这个相关的参数。
我就从电机的额定参数开始尝试，慢慢地根据电机实际的转动情况一点一点调整。
比如电机转起来感觉有点吃力不顺畅的时候，我就知道可能是换向的时刻或者相关参数不对了。
这个时候就像你走路的步伐不协调一样，脚迈出去总是难受。
然后我就微调一下参数，把这个像调整步伐节奏一样的事情慢慢做好。
我还试过对照一些成功的设计案例，那也是很有收获的。
虽然都是别人的经验，但却给了我不少新的思路。
就像是你在一条陌生的路上迷路了，有个先行者的指引就会清晰很多。
我看别人在电路布局、参数选择等方面的做法，然后和我自己的一对比，找出我那些不合理的地方，加以改进。
总之，搞这个无感无刷直流电机的换向方法，真的就是不断尝试，犯错，改正，再尝试的过程。
BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？
BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？无刷直流电机（BLDC）是随着电力电子技术、微型计算机以及稀土永磁材料的发展而出现的新型电机。
无刷直流电机与有刷电机不同，因为没有电刷和换向器，不能进行机械换相。
无刷直流电机是在电机运行过程中，无法完成自动换相，而是通过一定的硬件和软件来获得电机转子位置信号，从而进行电子换相。
无刷直流电机的控制一般会采用两相导通的方波驱动控制，只要求获得准确的换相点实现准确换相，其换相点可以通过位置传感器直接获得，也可以通过检测反电动势等物理量来间接获得换相点。
因此，无位置传感器直流无刷电机控制就是如何间接获取转子位置信号，得到换相点，实现电机换相。
个人归纳，目前无位置传感器无刷直流电机控制主要有以下三种方法。
第一，反电势法。
反电势法是目前最常用的一种转子位置信号检测方法。
无刷直流电机的定子绕组的反电势为正负交变的梯形波，绕组反电势发生过零后，延迟30度的电度角的时间，这个时刻就是电机准确换相时刻。
第二，状态观测器法。
该方法的基本思想将电机的转速、位置角、电枢电压以及电流等物理参量作为状态量，在定义状态变量的基础上建立电机模型，通过一定的数学方法来确定转子位置，实现电机换相。
第三，三次谐波电势法。
这种方法是从定子三相绕组端引出的Y 型连接的网络中心点到电机绕组中心提取电压，从检测三次谐波电势来确定转子位置。
不过此方法要求绕组电感不变，三相参数对称，磁场三次谐波分量等都有要求，因此目前在应用上受到很大程度的限制。
无位置传感器无刷直流电机的控制方式主要是间接获得转子位置的方式，以上三种方式是个人的理解和总结，反电势法是目前相对比较成熟，应用比较广泛的一种。
无刷电动机和无位置传感器的电动机讲解
无刷电动机前节中的永磁直流电动机用永磁体取代了定子上的励磁，但是仍然需要电刷换向器结构。
电刷换向器结构是普通直流电动机的特征和标志，它使转子上的导体在经过磁场的换向点的时候自动改变电流方向，导致定子同一磁极下导体的电流方向不变，转子的磁场始终与定子的磁场垂直，从而获得最大的也是稳定的转矩，保证了直流电动机优良的控制性能。
电刷换向器结构也是普通直流电动机的先天性的弱点，人们一直在探讨利用现代电子技术，实现既能取消电刷，又能达到直流电动机优良控制性能的方案。
这些方案中最著名的就是交流电动机的矢量控制，而无刷电动机也是在这个方向上发展所取得的成果。
这个发展的特点是转予采用恒定磁场，而将普通电动机中的电枢电路从转子转移到定子上去，这种励磁和电枢位置的互换对两者之间的相对运动没有影响，但是却避免了电刷换向器结构。
如果转子由外部直流电源励磁，那么转子还需要电刷和滑环，还只能称为无换向器电机。
如果采用永磁材料制作转子，那么就可称之为无刷电动机。
虽然感应电动机和后面将介绍的步进电动机也是无刷的，然而无刷电动机则是专指这样一些特种电动机，这些电动机的设计目的是具备与有刷直流电动机类似的性能，但是却没有电刷换向器结构所强加的限制。
无刷电动机具有基本相同的本体结构，另一个重要的共同点是运行时需要通过检测转子的位置来确定驱动电源的频率，因此无刷电动机在本质上属于自控变频同步电动机。
无刷电动机因其电枢绕组驱动电流形状的不同而分为两种类型：一种是方波永磁同步电动机，其电枢驱动电流为方波（梯形波通常被称为无刷直流电动机；另一种是正弦波永磁同步电动机，其电枢驱动电流为正弦波，常称为无刷同步电动机。
）无刷直流电动机无刷直流电动机的基本原理首先回顾一下传统的有刷直流电动机。
有刷直流电动机的转子上的电枢绕组由许多单独的线圈元件组成，一个单独的线圈元件在旋转时其输出转矩的幅度有很大的变动，实际上是按正弦规律变化的，其最大值出现在与定子磁场垂直的位置，而在换向位置时的值为零。
无传感器bldc控制与应用技巧
无传感器bldc控制与应用技巧无传感器BLDC（无刷直流电机）控制是一种常用的电机控制技术，其主要应用于需要高效、精确、可靠的电机驱动系统中。
相比传统的开环控制方法，无传感器BLDC控制具有更好的动态响应和性能特征。
本文将介绍无传感器BLDC控制的原理和应用技巧。
无传感器BLDC控制是指在电机驱动系统中不使用传统的霍尔传感器或编码器等传感器来检测电机的转子位置。
传统的BLDC控制需要通过传感器来检测转子位置，然后根据位置信息来控制电机的相序和通断时机。
而无传感器BLDC控制则通过观测电机绕组的电流和电动势等信号来估算转子位置，从而实现对电机的控制。
无传感器BLDC控制的原理主要基于电机绕组的电流和电动势之间的关系。
在电机绕组中，当电流经过绕组时，会在绕组中产生电动势。
通过观测电动势的波形和幅值变化，可以估算出转子位置。
根据转子位置的估算结果，可以确定电机的相序和通断时机，从而实现对电机的控制。
无传感器BLDC控制的优点之一是简化了电机驱动系统的结构。
传统的BLDC控制需要使用额外的传感器来检测转子位置，增加了系统的复杂度和成本。
而无传感器BLDC控制不需要额外的传感器，只需要通过观测电动势等信号来估算转子位置，从而减少了系统的复杂度和成本。
无传感器BLDC控制还具有更好的动态响应和性能特征。
传统的BLDC控制需要通过传感器来检测转子位置，由于传感器的固有延迟和精度限制，会导致控制系统的动态性能受到一定的限制。
而无传感器BLDC控制通过观测电动势等信号来估算转子位置，可以实时地调整控制策略，提高系统的动态响应和性能特征。
在无传感器BLDC控制中，转子位置的估算是关键的一步。
一种常用的转子位置估算方法是基于电动势波形的比较法。
该方法通过观测电动势波形的变化，将电机的一个电极作为参考，根据电动势波形与参考电极的相位差来估算转子位置。
另一种常用的转子位置估算方法是基于电流波形的换向法。
该方法通过观测电流波形的变化，根据电流波形的变化趋势来估算转子位置。
无位置传感器的无刷直流电机 (
基于中颖SH79F168单片机的航模无刷电调方案摘要：本文提出了一种采用中颖8位单片机SH79F168作为主控芯片的航模无刷电调方案，用AD采样的方法进行反电动势检测以控制无位置传感器的无刷直流电机。
该芯片内部集成了PWM、ADC、增强外部中断等有针对性的功能模块，使软硬件设计都大为简化。
经实际项目应用，该系统运行稳定可靠，且与市面上的其它控制方案相比具有成本优势。
关键词：航模 无刷电调SH79F168 无位置传感器BLDC 反电动势法1 概述无位置传感器的无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）由于其快速、可靠性高、体积小、重量轻等特点，在航模领域得到了广泛的应用。
但是与有刷电机和有位置传感器的无刷直流电机相比，其控制算法要复杂得多。
加上航模设计中对重量和体积的要求非常严格，因此要求硬件电路尽可能简单，更增加了软件的难度。
本文提出了一种基于中颖8位单片机SH79F168的控制方案，借助于该芯片片内集成的针对电机控制的功能模块，只需很少的外围电路即可搭建控制系统，实现基于反电动势法的无位置传感器BLDC控制，在保证稳定性和可靠性的基础上大大降低了系统成本。
而且该芯片与传统8051完全兼容，易于上手，从而也降低了研发成本。
2 系统硬件设计本方案选用中颖的8位单片机SH79F168做为主控芯片。
该芯片采用优化的单机器周期8051核，内置16K FLASH存储器，兼容传统8051所有硬件资源，采用JTAG仿真方式，内置16.6M 振荡器，同时扩展了如下功能：双DPTR指针. 16位 x 8乘法器和16位/8除法器.3通道12位带死区控制PWM,6路输出,输出极性可设为中心或边沿对齐模式；同时集成故障检测功能,可瞬时关闭PWM输出；7通道10位ADC模块；内置放大器和比较器,可用作电流放大采样和过流保护；增强的外部中断，提供4种触发方式； 提供硬件抗干扰措施；Flash自编程功能,方便存储参数；主系统硬件架构如图1所示，从图中可以看出该系统大部分功能都由片内集成的模块完成。
无刷电机无感驱动原理
无刷电机无感驱动原理
嘿，朋友们！今天咱就来好好唠唠无刷电机无感驱动原理！
你想想看啊，咱平时用的那些电器，很多里面可都有无刷电机呢！比如说那个厉害的无人机，它能在空中那么灵活地飞，无刷电机可功不可没！这无刷电机无感驱动原理啊，就像是一个神秘的魔法。
你知道吗？这无刷电机工作起来就像一场精彩的舞蹈！电流就像是音乐的节奏，指挥着电机里的各个部件精确地行动。
而无感驱动呢，就像是舞者不用眼睛看也能准确跟上节奏一样神奇！哇哦，是不是超级酷？
比如说，咱们骑的电动车，它的动力来源很大一部分就是无刷电机无感驱动呀！原本你可能觉得，不就是个电机嘛，有啥特别的。
但当你深入了解后，你就会惊叹：“天哪，原来这里面这么复杂这么神奇！”这就好比发现了一个一直被你忽略的大宝藏一样让人兴奋！
无刷电机无感驱动原理其实并不难理解啦！它主要就是通过一些巧妙的设计和技术，让电机能够高效、无声地运转。
就好像一个默默奉献的小英雄，虽然你平时可能不太注意到它，但它却一直在为你的生活带来便利！就拿咱
们家里的电风扇来说，要是没有无刷电机无感驱动，那噪音可能大得让你头疼！
现在，你是不是对无刷电机无感驱动原理特别好奇，特别想知道更多呢？哈哈，那就自己去深入探索吧，你会发现更多的惊喜和奇妙之处！总之，无刷电机无感驱动原理真的是超级厉害的存在，给我们的生活带来了太多的便捷和美好呀！。
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最近一直在研究无刷电机驱动，随着资料和方案越看越多，觉得还是根据自己理解写一点心得，希望对大家有帮助，文章如有不对之处还望大家多多包涵。
好了，下面来进入正题一、无刷直流电机种类
我们常见的无刷直流电机有两种，一种是带霍尔传感器的叫有感无刷直流电机；另外一种是航模常用的不带霍尔传感器的叫做无感无刷直流电机。
下面来简单介绍下两种电机之间的区别。
有感无刷电机在电机的内部会装有霍尔传感器，其安装的位置一般都是对称的，有30度、60度、120度，其重要功能是来反馈电机转子的位置，来告诉控制者什么时候可以换相了，还有可以根据其两次换相的时间来反馈电机的转速。
有感无刷电机一般都是用在工业级控制上面，其功率都偏大。
无感无刷电机是不带有霍尔传感器的，其输出线只有三根电机控制线，那么我们怎么来知道电机转子的位置和转速呢，还有我们怎么来驱动它，下面我们慢慢来分析其中的奥秘！
二、无刷电机的驱动常用的电路
在直流有刷电机驱动大家应该都知道用全桥电路来控制其的正反转，通过改变PWM 的占空比来改变其转速。
无刷电机的控制方式和其很相似，只是多了一对半桥。
上面的电路图是从其他论文上截图的，我们可以看出图右边是无刷电机的模型，其采用的是星型的连接方式。
其输出有三根线，常称其为：A相、B相、C相。
也有称呼为：U相、V相、W相。
左边的为功率变化驱动电路，上图采用的是NPN型的三极管，若用5V的单片机来驱动它，则高电平导通，低电平截止。
不知道大家注意到没有，每个三极管旁边都会有一个二极管，其作用很大，它起到一个续流的作用。
如果大家有研究过开关电源ZVS移相全桥拓扑的应该知道这个续流二极管的重要性。
上图是用MOS来驱动的，其可以过大电路，
无刷电机驱动都是按照一定顺序来换相来推动转子的转动。
其上图的换相顺序ABàACàBCàBAàCAàCB。
每个相占60度的电角度，同时只有两相通电。
其通电
上管和下管配合开通，注意同一相上的上下管不能同时开通，否则会造成电源短路，如Q1Q2。
上下管的开通方式一般为上管调制开通，下管全开。
上管调制开通的主要是改变电机转速。
其驱动的波形和各个相上的电压波形如下图所示：
三、无感无刷电机的过零检测
无感无刷电机的难点在于怎么判断转子的位置，我们可以根据线圈的反电动势和中心点电压做比较得到，我们先来理论分析下电机的反电动势。
如上图所示为端电压模型，Ex为不同相的反电动势，Ix为驱动流过电机的电流，L和R为电机线圈的等效电路。
Vn为中心点电压。
则可以列出三相端电压为：
由于在任意一时刻同时有两定子绕组通电，绕组上的电流大小相等，方向相反，而另一绕组此时为断电状态，电流为零。
则有RIa+RIb+RIc=0，而绕组上产生的瞬间的冲击电流可以忽略不计，则dI/dt可忽略不计。
则Ea+Eb+Ec=Enonfed（Enonfed为未通电绕组上的反电动势）。
上面的三个式子可以化简为：
V a+Vb+Vc= Enonfed+3Vn;
而当某相绕组断电时，其电压为：Vnonfed=Enonfed+Vn
则化简可得反电动势为：Enonfed=[3*Vnonfed-( V a+Vb+Vc)]/2；
我们根据上面的式子可以看出未通电绕组上3倍断电压减去三相端电压的和为反电动势的2倍，得到的反电动势的值从正到负跳变的时候则为过零时刻。
以上为理论分析所得，但实际上我们常采用的过零检测方式为未通电的绕组的端电压与三相的中心点电压做比较，如果比较器输出发生电平跳变则为过零时刻。
每相的端电压采样可以用电阻分压获得，其电路图为：
上图为德国MK开源的无刷电机驱动的过零检测电压采样电路，上面的电阻阻值都为4.7K，C1、C2、C4
当AB通电，即PHASE_A端电压为VCC，PHASE_B为0V，我们可以比较PHASE_C的端电压和MITTEL点电压，当发生跳变时即为过零时刻。
那么有网友根据理论说，MITTEL 点电压为1/4VCC，NULL_C电压在1/2VCC~0V之间变化。
我们可以用仿真软件来仿真一下两点实际的电压值。
当然觉得自己理论功底比较好的朋友可以自己动手笔算一下。
仿真结果为MITTEL电压为4V，NULL_C电压为5.3V。
随着电机的转动PHASE_C上的反电动势会越来越小，则PHASE_C上的电压会发生变小，PHASE_C电压为3V时，NULL_C 电压为1.8V而MITTEL点电压为2.5V，则NULL_C<MITTEL。
当把MITTEL输出点接入比较器的正极，把NULL_A/B/C接入比较强的负极，比较器输出端接入单片机捕捉口，上升沿与下降沿作为换相点。
有些是直接接入单片机模拟比较器内，内部采用上升沿或下降沿来触发进入中断，连续两次的之间的间隔时间即为电机的转速。
上面两个图都为单片机内部的模拟比较器外设模块，其通道可以复用，这样很好的能比较每一相和中心点的电压。
单片机可以采集换相时间和在过零30度点角度后换相。
有人会问，如果选的单片机没有模拟比较器这个模块怎么办，有两个办法可以解决这个问题，第一种，外加比较器硬件电路，输出端接入单片机的捕捉口。
第二种，不用搭外部硬件电路，用AD端口采样各点的电压，可以用Enonfed=[3*Vnonfed-( V a+Vb+Vc)]/2的由正到负的跳变来判断过零点，这样好处是可以软件滤波，三相电压都用起来，会降低电机本身的噪声影响。
需要注意的，用电阻分压来采集需要注意根据驱动电压的大小来正确配置分压电阻的阻值。
否则超过单片机端口电压，损坏单片机端口。
四、无刷电机的闭环控制
闭环系统需要一个反馈值和理论值做误差分析，有上面几节的介绍，大家应该知道一个
换相时间，这个可以时间可以反映电机的转速。
我们可以用PID来调节转速，看了些文章介绍一个双闭环的控制，另外一个反馈值为流过电机点的电流值，电流值我们可以
用毫欧级的功率采样电阻来采样。
如图所示RS1为采样电阻，R26与C19构成了低通滤波器，滤除高频噪声。
BA V6是为了防止采样过压和负压。
下面来说说双闭环系统是怎么来控制电机的
电机电流控制环
设电流期望值为Iset，电流反馈值Ifed，电机PWM控制值为M，比例系数为K，则有关系式：Mnew=M+K*(Iset-Ifed)；
电机转速控制环
设电机反馈的速度值为SPEED1，设定值为SPEED2，则偏差为：Serror=SPEED2-SPEED1；根据Serror建立模糊化的赋值表，然后根据经验可以列出若干条的控制规则，再有控制规则进行模拟推理，输出进行反模糊化时，采用最大的隶属规则，得到一张控制查询表，电机输出的PWM的值根据查询表中的值输出，则完成了电机的模糊控制。
双闭环=电机转速控制环+电机电流控制环，可以采用两种控制方式，第一种是两个同步采样，即主回路和副回路采样周期相同。
第二种，主回路的采样周期是副回路采样周期的整数倍。
这是因为一般串级控制系统中主回路受控对象的响应速度慢，副回路受控对象响应速度快的缘故这时应根据副回路选择采样周期，因为副回路的受控对象的响应速度较快。
（参考技术文档）
以上都为硬件部分的讲解，做航模电调模块的话还需要讲解PPM的信号的解码，单通
道油门信号的采集换算。
由于时间问题，这里就不一一讲解了。
先写到这里，后期会陆续写出基于MC9S12XS128的软件控制。
写到这吧，祝大家十一七天乐！BY 优乐美2014-9-30。