无位置无刷直流电机控制、驱动电路原理图
MC33035内部电路图
产品说明MC33035是高性能第二代单片无刷直流马达控制电路。
它包含实现开环、三相或四相马达控制所需的全部功能。
此电路包括转子位子检测器，温度补偿基准，锯齿波振荡器，三个集电极开路的高速驱动器，和三个高电流的图腾柱低速驱动器，适用于驱动功率MOSFET 管。
此控制器还包含一些有保护特点的电路，如欠电压锁定，时间延迟可选的周期接周期限流控制，内部过热保护电路和一个独特的故障输出，易于和微控制系统连接。
典型的马达控制功能包括开环速率，前进/后退方向，运行使能和动态制动。
MC33035是专门为电气相位为60°/300°或120°/240°的马达电路设计的，并能有效的控制无刷直流马达。
DIP-24SOP-24• 10 ~ 30 V 工作电压 • 欠电压锁定• 6.25 V 基准传感器工作电源 • 闭环伺服应用中的误差放大器• 高电流驱动，可控制外部三相MOSFET 电桥• 周期接周期限流控制 • 管脚输出的电流感应基准 • 内部过热保护电路• 60°/300°或120°/240°传感器相位可选 • 通过外部MOSFET 电桥可有效控制产品归类产品型号工作温度封装MC33035DW SOP–24 MC33035PTA =-40° to +85°CDIP-24管脚连接低速驱动输出传感器输入/PWN 输入°选择典型原理图此器件包含了285个有效的晶体管。
极限参数参数符号范围单位电源电压VCC 40 V数字输入(管脚3, 4, 5, 6, 22, 23) – VrefV 振荡器输入电流（源电流或陷电流）IOSC 30 mA 误差放大器输入电压范围(管脚 11, 12，注1)VIR –0.3 ~ Vref V误差放大器输出电流（源电流或陷电流，注2）IOut 10 mA 电流检测输入电压（管脚9，15）VSense –0.3~5.0V故障输出电压VCE(Fault) 20 V故障输出陷电流ISink(Fault) 20 mA高速驱动电压(管脚1, 2, 24) VCE(top) 40 V高速驱动陷电流(管脚1, 2, 24) ISink(top) 50 mA低速驱动工作电压(管脚 18) VC 30V 低速驱动输出电流（源电流或陷电流，管脚19, 20, 21）IDRV 100 mA 功率消耗和热特性DIP-24最大功耗@ TA = 85°C 过热电阻，结对空SOP-24最大功耗@ TA = 85°C 热敏电阻，结对空电阻PDRθJAPDRθJA86775650100mW°C/WmW°C/W工作结温TJ 150°C环境温度TA –40 ~ +85 °C贮存温度Tstg –65~+150°C电气特性(除非特别制定，否则VCC = VC = 20 V, RT = 4.7 k, CT = 10 nF, TA = 25°C)参数符号最小值典型值最大值单位基准部分基准输出电压(Iref = 1.0 mA) TA = 25°CTA = –40°~ +85°C Vref5.95.826.24–6.56.57V线路调整(VCC = 10~30 V, Iref = 1.0mA)Regline -- 1.5 30 mV负载调整(Iref = 1.0~20 mA) Regload -- 16 30 mV输出短路电流(注 3) ISC 40 75 – mA基准欠电压锁定阈值 Vth4.04.55.0V误差放大器输入偏移电压(TA = –40° ~ +85°C) VIO -- 0.4 10 mV输入偏移电流(TA = –40°∼+85°C) IIO -- 8.0 500 nA输入偏置电流(TA = –40° ~ +85°C) IIB -- -46 -1000 nA输入共模电压VICR (0 V ~ Vref) V开环电压增益(VO = 3.0 V, RL = 15 k) AVOL 70 80 -- dB输入共模抑制比 CMRR5586--dB 电源抑制比(VCC = VC = 10 to 30 V) PSRR 65 105 -- dB输出电压摆浮高电平状态(RL = 15 k to Gnd) 低电平状态(RL = 15 k to Vref)VOHVOL4.6–5.30.5–1.0V振荡单元振荡频率 fOSC222528kHz 频率随电压改变(VCC = 10~30 V) ∆fOSC/∆V – 0.01 5.0 %锯齿波峰值电压 VOSC(P)–4.14.5V锯齿波谷值电压 VOSC(V)1.21.5–V逻辑输入输入阈值电压(管脚3, 4, 5, 6, 7, 22, 23)高电平状态低电平状态VIHVIL3.0--2.21.7--0.8V传感器输入(管脚4, 5, 6)高电平输入电流(VIH = 5.0 V) 低电平输入电流(VIL = 0 V)IIHIIL-150-600-70-337-20-150µA前进/后退，60°/120°可选(管脚3, 22, 23)高电平输入电流(VIH = 5.0 V) IIHIIL-75-300-36-175-10-75µA低电平输入电流(VIL = 0 V)输出使能高电平状态输入电流(VIH = 5.0 V) 低电平状态输入电流VIL =0V IIHIIL-60-60-29-29-10-10µA限流比较仪阈值电压 Vth85101115mV 输入共模电压 VICR--3.0--V输入偏置电流 IIB---0.9-5.0µA输出和电源单元高速驱动输出饱和陷电压(Isink = 25 mA) -- 0.51.5 V高速驱动输出关闭状态漏电流(VCE = 30 V) -- 0.06100 µA高速驱动输出转换时间(CL = 47 pF, RL = 1.0 k)上升时间下降时间trtf––10726300300ns低速驱动输出电压高电平状态(VCC = 20 V, VC = 30 V, Isource = 50 mA)低电平状态(VCC =20V, VC = 30V, Isink = 50 mA) VOHVOL(VCC-2.0)--(VCC-1.1)1.5--2.0V故障输出饱和陷电压(Isink = 16 mA) VCE(sat) -- 225 500 mV 故障输出关闭状态漏电流(VCE = 20 V)IFLT(leak) -- 1.0 100 µA欠电压锁定驱动输出允许 (VCC 或VC 增加)滞后Vth(on)VH8.20.18.90.2100.3V电源电流管脚17 (VCC = VC = 20 V)管脚17 ( VCC = 20 V, VC = 30 V) 管脚18 ( VCC = VC = 20 V)管脚18 (VCC = 20 V, VC = 30 V) ICCIC--------12143.55.01620 06.010mA注： 1.输入共模电压或输入信号电压不能低于-0.3V。
第5章无刷直流电动机控制系统
图5-4 霍尔传感器的三相波形（120度）
三、三相直流无刷电动机的换相原理
图5-4表明，三相永磁无刷直流电 动机转子位置传感器输出信号Ha、 Hb、Hc在每360°电角度内给出了6 个代码，按其顺序排列，6个代码 是101、100、110、010、011、001。 当然，这一顺序与电动机的转动方 向有关，如果转向反了，代码出现 的顺序也将倒过来。 图5-5是三相永磁无刷直流电动机 的电子换向器主回路，也就是由6 只功率开关元件组成的三相H转子是由永磁材料制成的，是具有一定磁极对数的永磁体。 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，但是这样定 子上的电枢通过直流电后，只能产生恒定的磁场，电动机依然转不起来。 为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样 才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁 磁场始终保持90°左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。
B
Z
2 3 1 A 4 6
X
5
C
Y
图5-6 三相永磁无刷直流电动机 绕组结构图
可以通过两种不同的途径来分析无刷电动机的换相过程：
Ø 第一条途径是：利用“定子空间的扇区图” 来分析换相过程（6个扇 区对应6个代码） （p148）， ； Ø 第二条途径是：通过分析电动机的三相反电动势来理解换相过程。
运用“定子空间扇区图”可以分析三相无刷直流电动机在360º 电角度内的换 相过程，从分析可以看出，定子的磁场是步进地、跨越地前进的，每步跨越60º 电角度，而转子当然是连续地运行的。 从分析三相无刷直流电动机的三相反电势的角度，同样也可以理解其换相 过程。基本思路是这样的：为了获得最大的转矩，应当使每相的反电势与该相的 电流的相位相同。 无论是从“定子空间扇区图”还是从电动机定子绕组的反电势来分析三相 无刷电动机的换相过程，所得出的开关管的导通和关断状态与转子位置的关系都 是相同的。
4种直流电机控制电路详解,含图
4种直流电机控制电路详解，含图含公式，直观又细致，不懂都难！旺材电机与电控2小时前私信“干货”二字，即可领取138G伺服与机器人专属及电控资料！直流电机在家用电器、电子仪器设备、电子玩具、录相机及各种自动控制中都有广泛的应用。
但对它的使用和控制，很多读者还不熟悉，而且其技术资料亦难于查找。
直流电机控制电路集锦，将使读者“得来全不费功夫”!在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
本文将详细介绍各种直流电机的控制技术。
直流电机，大体上可分为四类：第一类为有几相绕组的步进电机。
这些步进电机，外加适当的序列脉冲，可使主轴转动一个精密的角度(通常在1.8°--7.5°之间)。
只要施加合适的脉冲序列，电机可以按照人们的预定的速度或方向进行连续的转动。
步进电机用微处理器或专用步进电机驱动集成电路，很容易实现控制。
例如常用的S A A l027或S A A l024专用步进电机控制电路。
步进电机广泛用于需要角度转动精确计量的地方。
例如：机器人手臂的运动，高级字轮的字符选择，计算机驱动器的磁头控制，打印机的字头控制等，都要用到步进电机。
第二类为永磁式换流器直流电机，它的设计很简单，但使用极为广泛。
当外加额定直流电压时，转速几乎相等。
这类电机用于录音机、录相机、唱机或激光唱机等固定转速的机器或设备中。
也用于变速范围很宽的驱动装置，例如：小型电钻、模型火车、电子玩具等。
在这些应用中，它借助于电子控制电路的作用，使电机功能大大加强。
第三类是所谓的伺服电机，伺服电机是自动装置中的执行元件，它的最大特点是可控。
在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小，除去控制信号电压后，伺服电机就立即停止转动。
伺服电机应用甚广，几乎所有的自动控制系统中都需要用到。
(word完整版)三相无刷直流电机系统结构及工作原理
三相无刷直流电机系统结构及工作原理2.1电机的分类电机按工作电源种类可分为：1.直流电机:（1)有刷直流电机：①永磁直流电机：·稀土永磁直流电动机;·铁氧体永磁直流电动机；·铝镍钴永磁直流电动机;②电磁直流电机:·串励直流电动机；·并励直流电动机;·他励直流电动机；·复励直流电动机；（2)无刷直流电机：稀土永磁无刷直流电机；2.交流电机：（1）单相电动机；（2)三相电动机.2.2 无刷直流电机特点·电压种类多：直流供电交流高低电压均不受限制。
·容量范围大:标准品可达400Kw更大容量可以订制.·低频转矩大：低速可以达到理论转矩输出启动转矩可以达到两倍或更高.·高精度运转：不超过1 rpm。
（不受电压变动或负载变动影响).·高效率：所有调速装置中效率最高比传统直流电机高出5～30%。
·调速范围：简易型/通用型（1：10）高精度型(1：100）伺服型。
·过载容量高：负载转矩变动在200％以内输出转速不变。
·体积弹性大：实际比异步电机尺寸小可以做成各种形状.·可设计成外转子电机(定子旋转）。
·转速弹性大：可以几十转到十万转。
·制动特性良好可以选用四象限运转。
·可设计成全密闭型IP-54IP-65防爆型等均可。
·允许高频度快速启动电机不发烫。
·通用型产品安装尺寸与一般异步电机相同易于技术改造.2.3 无刷直流电机的组成直流无刷电动机的结构如图2.1所示。
它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他起动装置.其定子绕组一般制成多相（三相、四相、无相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4，…)组成.图2.1 直流无刷电动机的结构原理图当定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生的转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号,去控制电子开关电路，从而使定子各相绕组按一定顺序导通,定子相电流随转子位置转子位置的变化而按一定的次序换相。
无刷直流电机的工作原理
无刷直流电机原理无刷直流电动机的工作原理普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固定不动的磁场。
为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。
无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。
为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。
无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
●电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。
电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。
驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
无刷直流电动机的原理简图如图一所示：主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ 调制波的对称交变矩形波。
永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。
图文讲解无刷直流电机的工作原理
图文讲解无刷直流电机的工作原理电动无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成导读：,是一种典型的机电一体化产品。
同三相异步电动机十分相似。
它的应用非常广泛，,机的定子绕组多做成三相对称星形接法在很多机电一体化设备上都有它的身影。
什么是无刷电机？无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
由于无刷所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另直流电动机是以自控式运行的，加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体，稀土永磁无刷电动机的体积比材料。
因此，现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
. . .无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于统的接触式换向器和电刷。
它具有可靠性高、高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。
位置传感按转子（即检测转子磁极相对定子绕组的位位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流按并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，置，定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开。
一定的逻辑关系进行绕组电流切换）关电路提供。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。
采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。
转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。
（例是在定子组件上安装有电磁传感器部件采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将如耦合变压器、接近开关、LC 使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。
2019年直流无刷电动机工作原理与控制方法15810.doc
直流无刷电动机工作原理与控制方法研究结果表明，在半导体薄片上产生的霍尔电动势E可用下式表示：式中RH ——霍尔系数（）；IH——控制电流（A）；B——磁感应强度（T）；d——薄片厚度（m）；p——材料电阻率（Ω*s）；u——材料迁移率（）；若在上式中各常数用KH表示，则有E=KHIHB霍尔元件产生的电动势很低，直接应用很不方便，实际应用时采用霍尔集成电路。
霍尔元件输出电压的极性随磁场方向的变化而变化，直流无刷电动机的位置传感器选用开关型霍尔集成电路。
磁阻效应是指元件的电阻值随磁感应强度而变化，根据磁阻效应制成的传感器叫磁阻电阻。
三相直流无刷电动机的运行特性要十分精确地分析直流无刷电动机的运行特性，是很困难的。
一般工程应用中均作如下假定：（1）电动机的气隙磁感应强度沿气隙按正弦分布。
（2）绕组通电时，该电流所产生的磁通对气隙所产生的影响忽略不计。
（3）控制电路在开关状态下工作，功率晶体管压降为恒值。
（4）各绕组对称，其对应的电路完全一致，相应的电气时间常数忽略不计。
（5）位置传感器等控制电路的功耗忽略不计。
由于假设转子磁钢所产生的磁感应强度在电动机气隙中是按正弦规律分布的，即B=BMsinθ。
这样，如果定子某一相绕组中通一持续的直流电流，所产生的转矩为TM=ZDLBMrIsinθ式中， ZD——每相绕组的有效导体数；L——绕组中导线的有效长度，即磁钢长度；r——电动机中气隙半径；I——绕组相电流。
就是说某一相通以不变的直流后，它和转子磁场作用所产生的转矩也将随转子位置的不同而按正弦规律变化，如图5所示。
图5 在恒定电流下的单相转矩它对外负载讲，所得的电动机的平均转矩为零。
但在直流无刷电动机三相半控电路的工作情况下，每相绕组中通过1/3周期的矩形波电流。
该电流和转子磁场作用所产生的转矩也只是正弦转矩曲线上相当于1/3周期的一段，且这一段曲线与绕组开始通电时的转子相对位置有关。
显然在图6 a所示的瞬间导通晶体管，则可产生最大的平均转矩。
最全直流电机工作原理与控制电路解析(无刷+有刷+伺服+步进)
最全直流电机工作原理与控制电路解析（无刷+有刷+伺服+步进）直流电动机是连续的执行器，可将电能转换为（机械）能。
直流电动机通过产生连续的角旋转来实现此目的，该角旋转可用于旋转泵，风扇，压缩机，车轮等。
与传统的旋转直流电动机一样，也可以使用线性电动机，它们能够产生连续的衬套运动。
基本上有三种类型的常规电动机可用：AC 型电动机，（DC）型电动机和步进电动机。
典型的小型直流电动机交流电动机通常用于高功率的单相或多相（工业）应用中，需要恒定的旋转扭矩和速度来控制大负载，例如风扇或泵。
在本（教程）中，我们仅介绍简单的轻型直流电动机和步进电动机，这些电动机用于许多不同类型的（电子），位置控制，微处理器，（PI）C和（机器人）类型的电路中。
基本直流电动机该直流电动机或直流电动机，以给它的完整的标题，是用于产生连续运动和旋转，其速度可以容易地控制，从而使它们适合于应用中使用是速度控制，伺服控制类型的最常用的致动器，和/或需要定位。
直流电动机由两部分组成，“定子”是固定部分，而“转子”是旋转部分。
结果是基本上可以使用三种类型的直流电动机。
有刷（电机）–这种类型的电机通过使（电流）流经换向器和碳刷组件而在绕线转子(旋转的零件)中产生磁场，因此称为“有刷”。
定子(静止部分)的磁场是通过使用绕制的定子励磁绕组或永磁体产生的。
通常，有刷直流电动机便宜，体积小且易于控制。
无刷电动机–这种电动机通过使用附着在其上的永磁体在转子中产生磁场，并通过电子方式实现换向。
它们通常比常规的有刷型直流电动机更小，但价格更高，因为它们在定子中使用“霍尔效应”开关来产生所需的定子磁场旋转顺序，但是它们具有更好的转矩/速度特性，效率更高且使用寿命更长比同等拉丝类型。
伺服电动机–这种电动机基本上是一种有刷直流电动机，带有某种形式的位置反馈控制连接到转子轴。
它们连接到PWM型控制器并由其控制，主要用于位置（控制系统）和无线电控制模型。
普通的直流电动机具有几乎线性的特性，其旋转速度取决于所施加的直流电压，输出转矩则取决于流经电动机绕组的电流。
基于xc866的无位置传感器无刷直流电机的控制系统设计
第8卷 第11期 中 国 水 运 Vol.8 No.11 2008年 11月 China Water Transport November 2008收稿日期：2008-09-27 作者简介：金卫良（1982-），男，杭州电子科技大学自动化学院硕士研究生在读，主要从事生产过程及自动化研究。
基于xc866的无位置传感器无刷直流电机的控制系统设计金卫良1，郑卫红2，邵根富1（1杭州电子科技大学 自动化学院，浙江 杭州 310018；2浙江科技大学 信息学院，浙江 杭州 310012）摘 要：介绍了一种基于Xc866单片机的无刷直流电动机无传感器控制方法。
采用了一种通过对三相端电压进行简单的滤波、比较后直接获得转子位置信号的检测方法，无须专门的位置检测电路或者多级模拟滤波器。
实验证明，这种方法检测精度高，抗干扰能力强，硬件检测电路简单，实现容易。
关键词：无刷直流电机；位置检测；无位置传感器中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2008）11-0160-03永磁无刷直流电机具有结构简单、高效、低噪声、起动转矩大、寿命长等其他种类电机无法比拟的优点，因而得到越来越广泛的应用。
但是在关键的换向控制方面，位置传感器的存在不仅增加了电机结构的复杂性以及成本，而且降低了系统的可靠性和稳定性。
因此，如何实现无位置传感器的无刷直流电机的控制[1]成为近十几年来的一个热门课题。
本文介绍基于英飞凌xc866单片机的无位置传感器无刷直流电机的控制方案。
该方案的控制对象是基于两相导通三相六状态Y 接法的方波型无刷直流电动机[2]。
针对传统的无刷直流电机无位置传感器检测转子位置信号需要多级模拟滤波器、复杂的相移电路以及与霍尔传感器输出的信号不一致的缺陷，本文应用了一种通过对三相端电压进行简单滤波、比较后直接获得转子位置信号的新方法，测量得到的结果用来控制PWM 输出。
该系统的优点是价格低廉、结构简单、性能稳定。
无刷直流电动机控制系统课件
针对电机在实验中表现出的稳 定性不足的问题，可以增强系 统的稳定性以提高其运行可靠 性。例如，增加保护电路或改 进散热设计等。
06 无刷直流电动机控制系统 的发展趋势与展望
技术创新与进步
数字化控制
采用先进的数字信号处理器和控制器，实现无刷直流电动机的高 性能控制，提高系统精度和稳定性。
智能传感技术
航空航天
无刷直流电动机控制系统在航空航 天领域中也得到了广泛的应用，如 无人机、直升机、卫星等。
汽车电子
无刷直流电动机控制系统在汽车电 子领域中也有广泛的应用，如汽车 空调、电动车窗、电动座椅等。
02 无刷直流电动机控制系统 的工作原理
无刷直流电动机的工作原理
结构特点
无刷直流电动机主要由电机本体、位置传感器和电子换向器 组成。电机本体具有多个线圈，电子换向器通过晶体管控制 电流的流向，实现电机的旋转。
通信协议调试
对通信协议进行调试，确保通信的稳定性和可靠性。
调试与优化
系统调试
对整个无刷直流电动机控制系统进行调试，包括 硬件电路、软件程序和通信等。
性能测试
对控制系统的性能进行测试，包括响应时间、稳 态误差等指标。
优化建议
根据调试和性能测试的结果，提出优化建议，进 一步提高控制系统的性能。
05 无刷直流电动机控制系统 的性能测试与评估
应用磁编码器、光电编码器等传感器，实现对无刷直流电动机的精 确速度和位置控制。
容错控制技术
引入多种传感器和算法，提高系统的容错能力，确保无刷直流电动 机在故障情况下的安全运行。
应用领域拓展
工业自动化
随着工业自动化水平的提高，无刷直流电动机控制系统在 机器人、数控机床等领域的应用不断扩大。
无刷直流电机原理图
无刷直流电机原理图直流电机是利用碳刷实现换向的。
由于碳刷存在摩擦�使得电刷乃至电机的寿命减短。
同时�电刷在高速运转过程中会产生火花�还会对周围的电子线路形成干扰。
为此�人们发明了一种无需碳刷的直流电机�通常也称作无刷电机�b r u s h l e s s m o t o r�。
无刷电机将绕组作为定子�而永久磁铁作为转子�如图7��结构上与有刷电机正好相反。
无刷电机采用电子线路切换绕组的通电顺序�产生旋转磁场�推动转子做旋转运动。
无刷电机由于没有碳刷�无需维护寿命长�速度调节精度高。
因此�无刷电机正在迅速取代传统的有刷电机�带变频技术的家用电器�如变频空调、变频电冰箱等�就是使用了无刷电机�目前散热风扇中几乎全部使用无刷电机。
变频电机工作原理图�a�是拆开的风扇电机的照片�风扇采用的是变频电机�这从线圈所在的位置就可以辨认出来。
图�b�是变频电机控制电路板�控制芯片将集D S P功能与驱动器于一体�简化了电路结构。
通过对控制芯片编程�可改变电机转速。
电机的构造变频电机具有直流电机特性、却采用交流电机的结构。
也就是说�虽然外部接入的是直流电�却采用直流-交流变压变频器控制技术�电机本体完全按照交流电机的原理去工作的。
因此�变频电机也叫“自控变频同步电机”�电动机的转速n取决于控制器的所设定的频率f。
图是三相星形接法的变频电机控制电路�直流供电经M O S管组成的三相变流电路向电机的三个绕组分时供电。
每一时刻�三对绕组中仅有一对绕组中有电流通过�产生一个磁场�接着停止向这对绕组供电�而给相邻的另一对绕组供电�这样定子中的磁场轴线在空间转动了120°�转子受到磁力的作用跟随定子磁场作120°旋转。
将电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上�定子中便形成旋转磁场�于是电机连续转动。
附件7.j p g(39.97K B)2008-6-2723:41T O P 变频电机的电路组成为了对风扇电机的运行状况进行监控�需要从风扇电机向主板输出速度信号�实现风扇运行情况的监控。
无刷电机原理及其驱动控制
ec V T5 V T2 VT2 V T5 t
0
30
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1 50
2 10
2 70
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39 0
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51 0
57 0
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6 90
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2. 三三导通方式
三相绕组的反电动势波形及其三三导通方式下的导通规律
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m m m F F sin 2 F sin 2 I W K sin adm a a w 2 2 2
式中 数；
F — — 每相绕组的磁动势； W —— 每相绕组的串联匝
Kw— — 绕组系数。 由于在无刷直流电动机中磁状态角比较大，直轴电枢反 应磁动势可以达到相当大的数值，为了避免使永磁体发 生永久失磁，在设计时必须予以注意。
式中 势；
Ea 、 Eb 、 Ec— — — A、B、 C三相绕组的反电动 ia、ib、ic— — — A、B、C三相绕组的电流；
— — 转子的机械角速度。 可见，电磁转矩取决于反电动势的大小。在一定的转 速下，如果电流一定，反电动势越大，转矩越大。
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三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的导通规律
无刷直流电动机与永磁同步电动机两种驱动 模式的波形比较如下图所示。
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B O
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(a) 无刷直流电动机
无刷电机结构图及里面的霍尔信号工作原理
无刷电机结构图及里面的霍尔信号工作原理(2009-05-30 17:33:55)转载标签：教育霍耳的红线一般接5－12v直流电。
推荐5－7v。
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。
霍耳信号传递给控制器，控制器通过粗线（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。
电动车用无刷直流电机工作原理摘要: 无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为bldc.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kw,可设计到400kw,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。
. 关键词:无刷直流电机永磁同步电机直流变频钕铁硼abstract: brushless direct current motor has the same dc motor output characteristics, also named bldc. bldc have higher output torque in low speed, higher efficiency and better speed precision than any control modes of frequency converter drives. this chapter introduce capacity up to 400kw for the industrial application.key words:brushless direct current motor permanent magnetic synchronous motorbldc ndfeb[中图分类号]tm921 [文献标识码]b 文章编号 1561-0330(2003)06-001 无刷直流电动机简介无刷直流电动机的学名叫“无换向器电机”或“无整流子电机”,是一种新型的无级变速电机,它由一台同步电机和一组逆变桥所组成,如图1所示。
直流无刷电机工作原理
无刷直流电机1 永磁无刷直流电动机的工作原理有刷直流电动机由于电刷的换向，使得由永久磁钢产生的磁场与电枢绕组通电后产生的磁场在电机运行过程中始终保持垂直从而产生最大转矩，使电机运转。
无刷直流电机的运行原理和有刷直流电机基本相同，即在一个具有恒定磁通密度分布的磁极下，保证电枢绕组中通入的电流总量恒定，以产生恒定的转矩，且转矩只与电枢电流的大小有关。
无刷直流电机的运行还需依靠转子位置传感器检测出转子的位置信号，通过换相驱动电路驱动与电枢绕组连接的各功率开关管的导通与关断，从而控制定子绕组的通电，在定子上产生旋转磁场，拖动转子旋转。
随着转子的转动，位置传感器不断地送出信号，以改变电枢的通电状态，使得在同一磁极下的导体中的电流方向不变。
因此，就可产生恒定的转矩使无刷直流电机运转起来。
由无刷直流电动机的组成来看，它实际上是一个由电动机本体、电子开关线路及转子磁钢位置传感器组成的闭环系统。
电动机本体有星形连接方式和角形连接方式，电子开关线路的逆变器可采用半桥电路或全桥电路，因此，不同的选择会使电动机产生不同的性能并且成本也不同。
下面对此作一个对比。
(l) 绕组利用率 与普通直流电动机不同，无刷直流电动机的绕组是断续通电的。
适当地提高绕组通电利用率可以使同时通电导体数增加，使电阻下降，提高效率。
从这个角度来看，定子绕组三相比四相好，四相比五相好，电子开关线路逆变器采用全桥控制比半桥控制好。
(2) 转矩的波动 无刷直流电动机的输出转矩脉动比普通直流电动机大，因此希望尽量减小转矩脉动。
一般相数越多，转矩的脉动越小。
全桥驱动比半桥驱动转矩的脉动小。
(3) 电路成本 相数越多，驱动电路所使用的开关管越多，成本越高。
全桥驱动比半桥驱动所使用的开关管多一倍，因此成本要高。
多相电动机的结构复杂，成本也高。
综合上述分析，目前以三相星形全桥驱动方式应用最多。
以下就以三相星形全桥驱动的无刷直流电动机为例，用图2-2分析其工作原理。
无刷直流电机
三、无刷直流电机的工作原理
1.机械结构（无刷）
普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固 定不动的磁场。为了使直流电动机旋转，需要通过换 向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个 磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩 驱动电动机不断旋转。无刷直流电动机为了去掉电刷 ，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的 结构正好和普通直流电动机相反。
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光电式位置传感器 （利用光电效应）
固定在定子上的几个光电耦合开关 和固定在转子轴上的遮光盘所组成每只 光电耦合开关是由相互对着的红外发光 二极管(或激光器)和光电管(光电二极管 ， 三极管或光电池)所组成。 红外发光二极管(或激光器)通上电 后， 发出红外光(或激光)； 当遮光盘 随着转轴转动时，光线依次通过光槽( 孔)， 使对着的光电管导通， 相应地产 生反应转子相对定子位置的电信号， 经放大后去控制功率晶体管， 使相应 的定子绕组切换电流。 光电式位置传感器产生的电信号一 般都较弱， 需要经过放大才能去控制 功率晶体管。但它输出的是直流电信号 ， 不必再进行整流。
位 置 检 测 器
霍尔式（霍尔元件） 无位 置传 感器 检测 （控制算法） 反电动势检测
续流二极管工作状态检测
定子三次谐波检测 瞬时电压方程法
电磁式位置传感器 （利用电磁效应）
定、转子磁芯均由高频导磁 材料(如软磁铁氧体)制成。
定子有6个级，间隔的三 个极为同一绕组，接高频电 源，作为励磁极，其他为感 应极，作为输出端。 电机运行时，输入绕组 中通以高频激磁电流，当转 子扇形磁芯处在输出绕组下 面时，输入和输出绕组通过 定、转子磁芯耦合，输出绕 组中则感应出高频信号，经 滤波整形和逻辑处理后，即 可控制逆变器开关管。
无刷直流电机(BLDC)原理详解
无刷直流电机（或简称BLDC电机）是一种采用直流电源并通过外部电机控制器控制实现电子换向的电机。
不同于有刷电机，BLDC 电机依靠外部控制器来实现换向。
简言之，换向就是切换电机各相中的电流以产生运动的过程。
有刷电机是指具有物理电刷的电机，其每转一次可实现两次换向过程，而 BLDC 电机无电刷配备，因此而得名。
由于其设计特性，无刷电机能够实现任意数量的换向磁极对。
与传统有刷电机相比，B L D C电机具有极大的优势。
这种电机的效率通常可提高15-20%；没有电刷物理磨损，因而能减少维护；无论在什么额定速度下都可以获得平坦的转矩曲线。
虽然BL DC电机并不是新发明，但由于需要复杂控制和反馈电路，所以广泛采用的进展较为缓慢。
然而，由于近期半导体技术的发展、永磁体品质提升，以及对更高效率不断增长的需求，促使BL DC 电机在大量应用中取代了有刷电机。
B LD C 电机在许多行业找到了市场定位，包括白色家电、汽车、航空航天、消费、医疗、工业化自动设备和仪器仪表等。
随着行业朝着需要在更多应用中使用B LD C电机的方向发展，许多工程师不得不将目光投向该技术。
虽然电机设计的基础要素仍然适用，但添加外部控制电路也增加了另一系列需考虑的设计事项。
在诸多设计问题中，最重要的一点是如何获取电机换向的反馈。
电机换向在深入探索BL DC 电机反馈选项之前，先了解为什么需要它们至关重要。
BLD C电机可配置为单相、两相和三相；其中最常用的配置为三相。
相数与定子绕组数相匹配，而转子磁极数根据应用需求的不同可以是任意数量。
因为BL DC电机的转子受旋转的定子磁极影响，所以须追踪定子磁极位置，以有效驱动三个电机相。
为此，需使用电机控制器在三个电机相上生成六步换向模式。
这六步（或换向相）移动电磁场，进而使转子永磁体移动电机轴。
图1：B LD C 电机六步换向模式通过采用这种标准电机换向序列，电机控制器即可利用高频率脉宽调制(P WM) 信号，有效降低电机承受的平均电压，从而改变电机速度。