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消费者对直流电力、可靠性、功能性和性能的需求不断上升，推动了电子设备(包括割草机、冰箱、吸尘器、汽车等)的快速发展。制造商希望能全部交货。运动控制在实现这些承诺中扮演着...
消费者对电力、可靠性、功能性和性能的需求不断上升，推动了电子设备(包括割草机、冰箱、吸尘器、汽车等)的快速发展。制造商希望能全部交货。运动控制在实现这些承诺中扮演着重要的角色，理解基本原理实现这一目标。
01. 不同的运动类型
目前有几种电机控制拓扑可用:有刷、无刷直流电(BLDC)、步进器和电感。无刷电机和永磁同步电机(PMSM)是密切相关的两种类型的无刷电机。
无刷电机不需要电机刷，因此它们在许多应用中得到了广泛的应用。这些无刷直流拓扑使用换相逻辑来移动转子，从而提高了效率和可靠性的电机。
有刷电机的换向是通过刷/换向器接口实现的。界面会产生摩擦和电弧，随着时间的推移，会降低刷的性能。这种摩擦产生热量，缩短了电机的寿命。
与有刷电机相比，无刷电机有许多优点。它们更节能、更小、更轻、更安静、更可靠、更耐用。此外，它们提供速度控制，更适合变速应用。
02. 了解无刷直流和永磁同步电机类型
无刷直流电机和永磁同步电机的工作原理与同步电机相同。转子每次改变方向都会继续跟着定子旋转，所以电机可以继续运行。然而，这两种类型的直流电动机定子绕组使用不同的几何形状，因此它们可以产生不同的反电动势(BEMF)响应。无刷无刷BEFM是梯形的。永磁同步电动机的反电动势是正弦的，所以线圈绕组是正弦的。为了使性能更大，这些电极通常用正弦波进行换向。
无刷直流电机和永磁同步电动机在运行过程中通过它们的绕组产生电动势。在任何电机中，由于运动而产生的电动势称为反电动势(BEMF)，因为电机中感应到的电动势与发电机的电动势相反。
03. 磁场方向控制描述
为了控制永磁同步电机的正弦波形，需要一种磁场定向控制(FOC)算法。FOC通常提高永磁同步电动机的效率。与无刷直流梯形控制器相比，永磁同步电机的正弦控制器更加复杂和昂贵。然而，成本的增加也带来了一些优点，如降低了当前波形中的噪声和谐波。无刷直流电机的主要优点是易于控制。根据应用需求来选择电机。
04. 无刷直流和PMSM电机有和没有传感器
无刷直流和PMSM电机可以配备或不配备传感器。带传感器的电机适用于需要在负载条件下启动电机的应用。这些电机使用霍尔传感器，它被嵌入电极定子。传感器本质上是一个开关，其数字输出相当于被检测磁场的极性。电机的每一阶段都需要一个单独的霍尔传感器。因此，一个三相电机需要三个霍尔传感器。没有传感器的电机需要使用电机作为传感器，并使用一种算法来运行。它们依赖于反电动势信息。通过对反电动势采样，可以推断转子的位置，消除了对硬件传感器的需要。不管电机的拓扑，控制这些机器需要了解转子的位置，以便电机可以有效换向。
05、电机控制软件算法
现在，软件算法，如计算机程序(即一套指令设计来执行特定的任务)被用来控制无刷直流和永磁同步电机。这些软件算法通过监控电机运行，提高了电机效率，降低了运行成本。算法中的一些主要功能包括电机初始化、霍尔传感器位置检测和开关信号检查，以提高或降低电流参考。
06. 控制器如何处理电机传感器信息
三相无刷直流电机有6种状态。如下图所示，可以用三位数代码来表示1到6之间的运算码的个数。传感器用于提供三位数据输出到6 8操作码(1 - 6)。这些信息非常有用,因为控制器可以确定当发出一个非法操作码时,根据法律执行操作操作码(1 - 6),如下图所示,该算法获取霍尔传感器的操作码并对其进行解码。当霍尔传感器的运算码值发生变化时，控制器将改变输电方案来实现换向。单片机使用操作码从查找表中提取功率传输信息。在使用新的扇区命令为三相逆变器供电后，磁场移动到一个新的位置，同时推动转子向运动的方向移动。这一过程将在电机运行时不断重复。
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