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来源：欧宝体育网址导航 发布时间：2023-09-10 04:42:36
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不一样）。此时转子和定子是完全重合在一起的，没有扭矩的存在。
咱们定性地看，当外部的定子磁场扭转一个角度时，内部的转子会跟着旋转。这样一个时间段就存在扭矩了。
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。我们大家都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，我们大家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
从上图能够正常的看到，只要控制电机的三个绕组产生相位互差120°的大小跟着时间按正弦规律变化的3个分矢量，就能够获得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，要一直地对控制信号做出修正。但是当电机转速较高时，电流环控制器必须跟踪频率逐步的提升的弦波信号，而且还要克服振幅和频率逐步的提升的电机反电动势。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、大小稳定并且从始至终保持和转子磁场方向垂直的磁场难以实现。
我们重新再回到一开始的磁场叉乘。我们得知电机的转矩只与 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。
我们能够正常的使用编码器测量转子的内磁场角度，然后根据内磁场的角度用电机绕组产生对应的外磁场。
如上图所示，如果转子的电角度在θ1，则我们要在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，我们大家可以把q、d轴的大小分解到α,β轴上。这样的一个过程是所谓的“反帕克（Park）变换”。
其实得到的结果很简单，它就是用了互差90°的正弦信号得到了大小恒定的旋转磁场。
可以大概理解为在PWM输出的基础上增加若干花里胡哨的风骚处理(￣▽￣)~*）
绕了这么多弯弯，我们终于让电机转起来了。大家看到这个地方可能会说：“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，我们应该的是两个互差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。
设置d0、q0值（目标值），经过反Park变换得到Iα和Iβ，输入给SVPWM执行
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。当然我们也能加上位置环，通过对速度的积分能够获得电机的位置，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，还有别的控制电机的方法，比如梯形波式控制、弦波控制等。详细的介绍可以借鉴这篇文章
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幅度的降低；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~
东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）宣布，推出三相无刷电机控制预驱IC“TC78B027FTG”，它采用智能相位控制（InPAC）技术，能在高速服务器风扇、鼓风机和泵等众多应用中实现最佳运行效率。 TC78B027FTG产品图 近年来，服务器的容量和性能不断的提高，这就需要尺寸更大、运转速度更快的风扇，对设备产生的多余热量进行冷却处理。 与此类似，小型鼓风机、真空吸尘器和泵也采用较高功率的高速叶轮。TC78B027FTG是带有预驱的无刷电机控制器，能驱动各种不同的外部MOSFET，从而应对上述挑战。 TC78B027FTG采用智能相位控制（InPAC）和闭环速度控制技术。InPAC提供高效驱动功能，有助于实现
控制预驱IC /
东京-- 东芝公司（TOKYO：6502）旗下存储与电子元器件解决方案公司今日推出三相无刷电机驱动器：适用于12V电源的“TC78B015FTG”和适用于24V电源的“TC78B015AFTG”。这些新IC支持适用于家用电器和工业设施的小型风扇电机实现高转速。批量生产即日启动。 理想情况下，服务器风扇等散热风扇兼具体积小和高转速的特点，可确保较高的散热能力。东芝的新产品采用小型封装，可安装于小型电机的有限电路板空间上。它们还利用单传感器驱动和无电阻器电流检测系统减少外部元件数量。单传感器驱动可确保比无传感器驱动更可靠的电机运行并将霍尔传感器的数量从三个（三传感器驱动所必需）减少为一个。该无电阻器电流检测系统可减小电源消耗，无
驱动器应用于高转速小型电机驱动 /
1 引言 无刷直流电机(BLDC)具有体积小，无机械触点，寿命长，安装便捷的优点，一直都是电机应用的研究热点。目前无刷电机控制大多数都是采用霍尔传感器作为转子位置反馈元件，但位置传感器的存在不仅增加了电机的体积和成本，很大程度上还成为电机的故障源之一，使系统可靠性降低。所以无位置传感器的无刷电机控制方案业已成为当前的研究热点。 近年来，采用数字控制的无位置传感器控制技术，已慢慢的变成为今后无刷电机控制的发展的新趋势。在此采用Actel公司的Fusion系列混合信号FPGA为控制器核心，设计了一款无位置传感器无刷电机控制器。采用Fusion内部特有的12位多路高速A／D转换器，实现电机反电动势检测，使用内
控制器 /
1 引言 无刷直流电机以其重量轻，体积小，加速性能好，运行平稳，噪音低等优点而大范围的使用在丁业和民用产品中。无刷直流电机的功率因数高，无转子损耗，其转子转速能严格地与电源频率保持同步。转子磁场由永久磁铁产生。通常，采用电压源型脉宽调制(PWM)控制作为无刷直流电机调速系统用的驱动器。近年来，国外纷纷推出以单片机(MCU)为核心的单片电机控制器，它南一个MCU再配备外围驱动电路构成，能大幅度的降低成本，缩小体积，紧凑结构，提高可靠性。在此，介绍r采用Atmega48单片机实现三相无刷直流电机控制器的方法。 2 ATmega48单片机 ATmega48单片机是Atmel公司基于自动电压调整器(Automatic Volta
控制方法 /
东芝支持功能安全的车载无刷电机预驱IC的样品出货即将开始 中国上海，2021年9月28日——东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）今日宣布，已开始供应“TB9083FTG”的测试样品，这是一种面向汽车应用的预驱IC（这中间还包括电动转向助力系统和电气制动器使用的无刷电机）。 东芝将在2022年1月提供最终样品，并将在2022年12月开始量产。 TB9083FTG是一种3相预驱IC，能够控制和驱动用于驱动3相直流无刷电机的外置N沟道功率MOSFET。该产品支持ASIL-D 功能安全规范 且符合ISO 26262标准第二版的要求，适用于高安全级别的汽车系统。 这种新型IC内置三通道预驱，用于控制和驱动电机与电源的
预驱IC的样品出货即将开始 /
在设计使用电机的设备时，当然要选择最适合所需工作的电机。 本文将对有刷电机、步进电机及无刷电机的特点、性能和特性作比较，希望可以成为大家在选择电机时的参考。 但是，由于同一类别的电机中又包括多种规格，因此请仅用作参考。终究是需要通过各电机的技术规格书来确认详情信息。 小型电机的特点 下表中汇总了步进电机、有刷电机和无刷电机的特点。 步进电机 有刷电机 无刷电机 旋转方法 通过驱动电路按决定电枢绕组各相（有两相、三相、五相）的顺序励磁。 通过电刷和换向器的滑动接触式整流机构，切换电枢电流。 通过用磁极位置传感器与半导体开关代替电刷和换向器的功能来实现无刷。 驱动电路 需要 不需要 需要 转矩 转矩比较大
的区别 /
2023年7月4日，致力于亚太地区市场的国际领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布，其旗下世平推出基于雅特力（Artery）AT32F413芯片的高压直流无刷电机驱动方案。 图示1-大联大世平基于Artery产品的高压直流无刷电机驱动方案的展示板图 电机是一切电子设备运转的核心，其性能的高低常常影响着电子设备的运行质量和常规使用的寿命。传统的有刷电机能耗较高且磁刷易产生火花，会极度影响运行安全。因此随着电机技术不停地改进革新，各种节能应用逐渐选择采用具有更高能效、更长寿命且电机驱动可通过软件进行微调的直流无刷电机代替传统电机使用。基于此背景，大联大世平推出基于雅特力AT32F413芯片的高压直流无刷电机驱动方案。 图示2
驱动方案 /
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