【FU6832L开发板免费试用】一文看懂BLDC直流无刷电机概述及驱动原理+筋膜枪实例视频

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【FU6832L开发板免费试用】+一文看懂BLDC直流无刷电机概述及驱动原理+筋膜枪实例视频

此次算是第一次接触BLDC，对该方面的知识也需要恶补。
我们较常见的应该是小型直流电机多一些，如小时候经常玩的小玩具车马达，甚至到现在依旧很常见，主要原因在于其简单，成本低，易驱动。
那么什么是直流无刷电机呢？BLDC 无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor, BLDCM）

图1：有刷直流电机和无刷直流电机对比

图2：直流无刷电机结构简图

BLDC 电机采用电子换相来代替机械换相，克服了有刷电机的上述缺陷。为了更好地理解这一点，有必要进一步了解 BLDC 电机结构。BLDC 电机与有刷电机构造相反，其永磁体安装在转子中，而线圈绕组则成为定子。电机的磁体布局不尽相同，定子可能具有不同数量的绕组，而转子可能具有多个极对，如以下图所示：

图3：不同极对数对比

所以基于上图，我们可以较清楚的对手里的电机判别极对数，能看到中间线圈多少对/2，即是极对数。三相电机定子是3的倍数，转子是2的倍数，3:2；6:4；9:4；12:8。

如果无法观察到电机结构，那么还有如下两种方法对极对数判断：
一：示波器观察法：
示波器地夹和信号勾，接到任意两项引线，转动较快速转动电机完整一圈，不要多也不要少。，观察示波器所测得电动势波形，观察波形的波峰与波谷是否相同数量，，一般都是相同的，除非你没转好电机，则其数量就是对于电极对的数量。
二：接电手动感应法：
使用可调电源对电机任意两项接通正负极（注意根据电机相间阻抗闲置电流功率），此时用手波动电机一整圈，一整圈，一整圈，不要多不要少，用手感受电机的卡顿感，一整圈卡顿几次机极对数就是多少。

图4：一极对数和2极对数运转对比

相电阻：

相电阻的测量可以使用万用表做粗略的测量，或者使用电桥测量。万用表两端分别连接电机的任意两相，所得到的阻值的一半就是相电阻。

相电感：

相电感一般使用电桥测量，常见的测量方法是将电桥频率设为 1KHZ 以上，也可以设置为系统 PWM 所使用的的频率，电压给 1V 左右，然后测量电机在该频率下的电感。

同样用电桥的两端连接电机的任意两相，得到的电感值的一半就是相电感；为了提高准确度，可以旋转一圈，多次测量求平均值。

KV值：

转速/v意思为输入电压增加1伏特电机空转转速增加的转速值kv乘以电压等于电机每分钟的转数

无刷电机的驱动与控制：

无刷电机前面也提到过，使用的是电子换向器，绕组成为定子，永磁体成为转子的一部分。绕组通常由使用脉冲宽度调制（PWM）控制的六 MOSFET 电桥供电，它们按照控制次序进行转向，产生旋转磁场，从而“拖拽”围绕它的转子并驱动相连的负载。

图5：六 MOSFET 电桥

换向由转子和定子的相对位置确定，具体则通过霍尔效应传感器测量，或通过电机转动时生成的反电动势（EMF）幅度测量（限无传感器电机）。

这也是有得电机需要除了三相线还需要额外的多根线的原因，而wuhall的电机则只需要三根三相线即可。

目前有三种电子换向控制方案：梯形、正弦和磁场定向控制（FOC）。

（1）梯形（方波）驱动

梯形技术最容易实现（也称为方波驱动），因此也最受欢迎。电机每相由直流供电，每 60度进行换向。相位驱动为“高”、“低”或保持浮动状态。理论上，这样的系统可产生平滑、恒定扭矩。实际上，特定相位的电流不可能瞬间由低转为高。相反，所导致的上升时间在输出中生成与转向定时一致的波纹，如下图。

图6、梯形驱动三相波形

方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低，使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速；缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。

（2）正弦波控制

正弦波控制方式使用的是SVPWM波，输出的是3相正弦波电压，相应的电流也是正弦波电流。这种方式没有方波控制换向的概念，或者认为一个电气周期内进行了无限多次的换向。显然，正弦波控制相比方波控制，其转矩波动较小，电流谐波少，控制起来感觉比较“细腻”，但是对控制器的性能要求稍高于方波控制，而且电机效率不能发挥到最大值。