【经验】无刷直流电机（BLDC）的原理及特点介绍
无刷直流电机(BLDC)可以想象成与刷式直流电机截然相反，其中永久磁性在转子上，而绕线在定子上。因此，该电机没有刷子和换向器，消除了与刷式直流电机产生火花相关的劣势。本文博联科技将介绍无刷直流电机的原理及特点，为设计师提供帮助。
不同于开环步进应用中驱动的定子线圈决定转子位置，在BLDC电机中，转子位置决定要驱动哪个定子线圈。定子磁通矢量位置必须与转子磁通矢量位置保持同步（而非相反），以使电机操作顺畅。要实现这一目的，需要了解转子位置来确定要驱动的定子线圈。现有多种技术可实现这一目的，但最常用的技术是使用霍尔效应传感器监控转子位置。遗憾的是，这些传感器及其相关连接器和线束会增加系统成本，并降低可靠性。
为减少这些问题，已有多种技术开发出来用于消除这些传感器，进而实现无传感器操作。多数技术依靠在电机旋转时，从定子绕线的反电动势波形中提取位置信息。但是，依靠反电动势传感的技术在电机旋转缓慢或静止时便无用武之地，因为此时反电动势波形很弱或根本不存在。因此，需不断开发新技术以在低转速或零转速时从其它信号中获取转子位置信息。
BLDC电机在效率额定值方面占绝对优势，一般可达到95%左右。当前对新非晶合金材料的研究正在将这一数字推向新高。已有报道称100W范围内效率为96%。BLDC电机还在争夺“世界最快电机”之称，部分电机速度可达到数十万RPM（其中一项应用中已报道400KRPM）。
最常用的BLDC电机拓扑使用3相定子结构。因此，标准的6晶体管反向器是最常用的功率级。根据运行要求（含传感器与无传感器、换向与正弦、PWM与SVM等），有很多方法可驱动晶体管来达到所需目标，不胜枚举。这对一般位于微处理器中的PWM发生器的灵活性提出了极高要求。
无刷直流电机特点
●全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速；
●具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；
●可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；
●体积小、重量轻、出力大；
●转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；
●无级调速，调速范围广，过载能力强；
●软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；
●效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，仅节电一项一年收回购置成本；
●可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；
●耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；
●没有无线电干扰，不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；
●根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。
PID控制简介
一般PID控制如下：
公式1
Kp控制(比例控制)：输出与输入误差讯号成正比关系，即将误差固定比例修正，但系统会有稳态误差。
Ti控制(积分控制)：当系统进入稳态有稳态误差时，将误差取时间的积分，即便误差很小也能随时间增加而加大，使稳态误差减小直到为零。
Td控制(微分控制)：当系统在克服误差时，其变化总是落后于误差变化，表示系统存在较大惯性组件或(且)有滞后组件。微分即是预测误差变化的趋势以便提前作用避免被控量严重冲过头。
电机驱动器的保护措施
对于驱动器还要有保护措施，当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率晶体管烧毁。为了保护因电流超过规格而破坏驱动器，一般会以加大功率晶体管耐电流或加电流sensor做为保护。其次当电机负载不小的时候，在停止转动时由电机端回送至驱动器的能量及过电压都将危及驱动器，这可配合过电压保护电路加上回生能量消散电路来防治。其它尚有hall-sensor正常与否判定也会影响pwm控制的正确性，这可由控制部判断并适时警告即可。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由三年不鸣转载自博联科技，原文标题为:直流无刷电机控制技术，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关推荐
无刷直流电机（BLDC）构成、应用领域及工作原理详解
无刷直流电机（BLDC）是一种电动机，本文TOPPOWER详细介绍了其结构、应用领域和工作原理。
设计经验 发布时间 : 2024-06-11
【经验】搭载Can-Bus通信功能的无刷直流电机，实现电机自动远程故障诊断，大幅减少配线
Nidec正式推出搭载有Can-Bus通信功能的无刷直流电机。该电机主要用于自动售货机的推货机构。搭载有Can-Bus通信功能的无刷直流电机（控制器局域网总线技术) 是一种被称之为车用总线标准的、使汽车、火车内部的组件相互连接的内部通信网络。
设计经验 发布时间 : 2022-05-14
【经验】集成带锂离子电池的无刷直流电机，在三相电机应用中的设计考量
随着主要用于延长运行时间的无刷电机和锂离子电池的池供电工具（电钻、电锯和鼓风机等）、小型电动车（电动自行车和轮椅等）、不间断电源等。引入，采用了电池给电机供电来驱动的设备产品市场正在快速增长。Intersil（Renesas收购）推出无刷直流电机HIP2013、HIP2014，以充分发挥其功能优势，同时减少与集成带有锂离子电池的无刷直流（ BLDC）电机相关的问题。
设计经验 发布时间 : 2019-02-28
NIDEC（尼得科）马达电机及控制设备选型指南
目录- Product Application Matrix About Nidec Motion Control AC Induction Parallel Shaft Gearmotors PMDC Brushed Motors PMDC Brushed Parallel Shaft & Planetary Gearmotors PMDC Brushed Right Angle & Inline Gearmotors PMDC Brushed Plastic Gearmotors Brushless DC Parallel Shaft Gearmotors Brushless DC Motors Planetary Gearmotors Brushless DC Right Angle Gearmotors Brushless DC Motor Special Collection Frameless Brushless DC Motors HVLS Fan Motors Brushless DC Motors for Marine Applications Hybrid Steppers, Brushed DC & Linear Actuators Permanent Magnet DC Steppers AC Synchronous Motors AC Induction Motors & Actuators Brushless DC Servo Motors Brushless AC Servo Motors Brushless DC Motors for AGVs Complete AGV Solutions Integrated BLDC Servo Motors & Drives Brushless DC Motor Controllers Brushed DC Motor Controllers AC Induction Motor Controllers Guide Sensors, Battery Management & Charging Cables & Accessories Software
型号- LYG42,RGBL1860,GRI-5700B,FDC3260T,D64,MGSW3200,55C12,55C18,D SERIES,M89,PC-DA,SDC,GIM2660S,49 (AS),QF,LSG55,OR SERIES,SIM1360,RPBAS90-100,KBVF-27EF,AR-DA,LYG55,D77,FBL2360TE,KBVF 37,SU SERIES,300 SERIES,SBLM2360T,SDC2160,KBVF SERIES,105LC50,59 (PAS),SBL2360TS,60 (TS),LSG42,FDCB260T,KBVF 27,59(PB),LYGB5,LSG35,BMS1060A,RGIM1860,KBVF-45E,8200,LYG35,GIM2660E,73MM (RAS),H17,LD SERIES,MGSW1600,DA,DB,SBL1360A,52P-5700B,49(ABS),3.3 SERIES,MG5W4800,M115,MGS1600GY,BFS,LSD42,GBL2660E,GBL2660,HBL,RA25,HBL1660,ENC1,FBL2360T,LYD35,LSD55,59(PAS),HBL2360A,KBL1660,VF,105 SERIES,SIM,600,RAB1,MDC1460,GBL2660S,KBVF-37EF,BMS1060ABT,M135,HDC,H23R,105L85,3100,HDF,H23S,105LC90,RA40,60 (T),GBL,XDC,KBVF-37E,SBL2360T,NT SERIES,FBL2360TS,GF,SERIES LB,RGBX1,SERIES LA,GIM2660,142LDA300ROB,LSD35,59(PBS),RA31,49(AB),SERIES KH,GBL2660ES,MPG-42F,AGV089A01E,HD SERIES,GDC,FBL,VF-24H,MDC2460,KBVF-27E,49 (A）,MBL1660A,HBL23120A,SERIES LBS,MGSW4800,M142,M SERIES,73 (RA),105LC,XDC2460,KBVF-45,ABCX1,ZF,SDC3260T,SIM2360TS,ABCX2,KBLX1,D100,RGDC1896,KD SERIES,089LDA30XROB,JF,SDC2160S,SR5K100V25R,BMS1040ABT,FDC,SIM2360T,5200,KBVF-37,BLA-42F,LYD42,SBLM2360TS,HDC2460,52P,MBL1660,MBL,HDC2460S,KF,KBVF-29E,XDC2460S,FIM2360TES,RGDC1860,AGV089A04,KBVF-29,6300,AGV089A01,AGV089A02,D13,AGV089A03,KS,HIM,LYD55,300,HIM2360,FIM2360TS,D28,MDC,H17ET,42P,142LDA30XROB,2500,GDC3660E,KBVF-29EF,MG5W3200,FIM2B60T,RGBL1896,D35,FDC3260TE,BOB25H,GIM,105LC SERIES,GF-5700,FIM2360TE,M190,BOB25F,DSG,ABCX1M,BOB15,RA31-5700B,5000,AGV089A03E,D47,GDC3660,KBL,OF,SBL,RA25-5700B,KBVF-45EF,D52,55 SERIES,AGV089A04E,BMS1040A,59 (PA),FIM,RPCOL90-100,105XL185,PF,FBL2360TES,600 SERIES,089GLDA300ROB,RGIM1896
MELEXIS（迈来芯）用于直流、步进和无刷直流电机的智能嵌入式LIN驱动器选型指南
描述- Melexis developed a complete portfolio of smart LIN motor drivers and pre-drivers, enabling smart & small, plug & play mechatronics.These ICs enable small- footprint applications to control BLDC, Stepper or DC motors with on-chip or external NFETs to drive the electric motor with sensor or sensorless in the most silent and efficient way.
型号- MLX81208,MLX81334,MLX81346,MLX81310,MLX81332,MLX81344,MLX81206,MLX81207,MLX81325,MLX81315,MLX81160,MLX81330,MLX81340
SENSORLESS-BLDC-MOTOR-RD SENSORLESS BLDC MOTOR REFERENCE DESIGN KIT USER'S GUIDE
型号- C8051F310,SENSORLESS-BLDC-MOTOR-RD
KTX9612 3-phase BLDC Motor Controller for 6-wire with Built-in Gate Drivers
型号- KTX9612,KTX9612GUAO-AA-TE,KTX9612G
【产品】尼得科推出低噪音、低振动的Smart_20N系列无刷直流电机，工作电压12V/5~24V
NIDEC无刷直流电机Smart_20N系列，尺寸φ25mm，L寸13.4mm～/13mm～，质量25～30g。工作电压12V/5~24V，具有低噪音、低振动、节能、长寿命、安定性的特点。适用于需要高效率和长寿命的应用。
产品 发布时间 : 2023-03-01
【应用】基于8位MCU的无感BLDC设计，有参考原理图、有源代码！
选用Silicon Labs的EFM8BB10作为主控器件，提供完整的参考原理图、源代码，让攻城狮，即使新手，也可以轻松实现BLDC的开发。
新应用 发布时间 : 2017-07-03
【技术】一文了解无刷直流电机是什么？
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。本文中科力尔将为大家详细解析什么是无刷直流电机。
技术探讨 发布时间 : 2023-03-01
锐骏半导体（Ruichips）应用于BLDC电机风扇的MOSFET选型指南
目录- BLDC电机市场概况 BLDC电机基本原理 BLDC电机风扇基本原理
型号- RU30C30M,RU30C8H,RU30C30L4,RU30C10H,RU40C40L4,RU40C40M
电子商城
品牌：MELEXIS
品类：smart LIN Driver for small motors
价格：￥78.3170
现货： 138,657
品牌：MELEXIS
品类：TruSense BLDC Motor Controller
价格：￥37.2076
现货： 6,005
品牌：MELEXIS
品类：All-In-One single-coil Brushless-DC (BLDC) fan driver
价格：￥6.0224
现货： 5,000
品牌：MELEXIS
品类：TruSense BLDC Motor Controller
价格：￥35.5815
现货： 1,000
现货市场
服务
可定制风扇尺寸范围：30mm~120mm；转速：2000~30000RPM；噪音≥17dB。最大风量范围：3.28~262.39CFM；最大风压范围：1.25~110.83mmH2O；
最小起订量： 1 提交需求>
提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论