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[导读]【导读】无刷直流电机(BrushlessDirectCurrentMotor,BLDCM)克服了有刷直流电机的先天性缺陷,以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点,又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。本次直播,复旦...

【导读】无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)克服了有刷直流电机的先天性缺陷,以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点,又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。本次直播,复旦微应用工程师朱思鹏先生将为您详细解读《直流无刷电机驱动基础》。


电机的种类划分非常多,而“BLDC电机”具有较高的效率和良好的操作性,可以广泛应用于家用电器、电动工具、工业控制、无人机等诸多领域。

在10月15日的直播中,复旦微电子MCU产品线资深技术工程师朱思鹏,为大家讲解了直流无刷电机驱动基础知识,具体内容包括以下几个方面:一、直流电机工作原理二、有感六步方波驱动三、FOC驱动原理四、SVPWM控制五、电流采样六、角度估算
下面咱们来介绍一下直播内容。
1、直流电动机工作原理

直流有刷电机有机械换向器

直流无刷电机无机械换向器,有控制器

从上图可以看到直流有刷电机与直流无刷电机的结构区别。
2、有感六步方波驱动

BLDC电机无传感器,分析电动势。

反电动势过零点对应转子跳边沿。

这个章节介绍了转子电压矢量、反电动势与跳边沿的波形图以及强拖启动电动机运行步骤。
3、FOC驱动原理


方波有较大的转矩波动。

矢量框图分析。

FOC(Field-Oriented Control),即磁场定向控制,也称矢量变频,是目前无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)高效控制的最佳选择。FOC精确地控制磁场大小与方向,使得电机转矩平稳、噪声小、效率高,并且具有高速的动态响应。
4、SVPWM控制

SVPWM每次需要导通三个MOS管。

0矢量不合成。
SVPWM是空间矢量脉宽调制的简称。它的原理就是通过矢量合成,输出SVPWM波形。从三相电压的效果出发,着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
5、电流采样

A相采样时间较短,咱们只采B和C相。

只有A相和B相有电阻。对PWM占空比有限制。

单电阻只采总线电流。本章节介绍了三电阻采样、双电阻采样、单电阻采样。
6、角度估算
此模型为滑模观测器模型。
总结:
由于比机械换相电机(即“有刷”电机)提供的电效率和扭矩重量比更高,电子换相电机(即“无刷”电机)越来越受欢迎。无刷直流 (BLDC) 电机通常被定义为一种永磁同步电机 (PMSM),因采用集中式绕组,会产生梯形反电动势。这是它区别于其他 PMSM 电机的地方,后者因采用分布式定子绕组,产生的是正弦反电动势。
无刷直流电机通常使用梯形控制,但也会使用磁场定向控制。而普通 PMSM 电机通常仅使用磁场定向控制。梯形 BLDC 电机控制比磁场定向控制更简单,这种方法每次只有两相通电,扭矩控制仅需一个 PID 控制器,并且与磁场定向控制不同,它无需使用帕克和克拉克变换进行坐标变换。
我国作为全球家电电机生产数量最多的国家,电机往节能方向的发展具有重要意义。因此,BLDC无刷电机是最佳的解决方案。
随着全球工业自动化、智能化和人们生活水平的提高,BLDC无刷电机在汽车、家用电器、电子音像、信息处理设备,以及工业自动化等领域的应用将越来越广泛。
未来BLDC无刷电机使用量比较大的应用市场主要有汽车、5G、无人机/水下机器人、电踏车/电动车、工业机器人、风机、压缩机、电动工具、泵类和个人保健护理等十大潜力应用领域。

虽然本期直播已经结束了,但错过的小伙儿也不要着急,您可以复制以下链接观看回放,或点击左下“阅读原文”直接进入页面观看:https://live.21ic.com/live/play?live_id=21

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