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消費者對直流電力、可靠性、功能性和性能的需求不斷上升，推動了電子設備(包括割草機、冰箱、吸塵器、汽車等)的快速發展。制造商希望能全部交貨。運動控制在實現這些承諾中扮演著...
消費者對電力、可靠性、功能性和性能的需求不斷上升，推動了電子設備(包括割草機、冰箱、吸塵器、汽車等)的快速發展。制造商希望能全部交貨。運動控制在實現這些承諾中扮演著重要的角色，理解基本原理實現這一目標。
01. 不同的運動類型
目前有幾種電機控制拓撲可用:有刷、無刷直流電(BLDC)、步進器和電感。無刷電機和永磁同步電機(PMSM)是密切相關的兩種類型的無刷電機。
無刷電機不需要電機刷，因此它們在許多應用中得到了廣泛的應用。這些無刷直流拓撲使用換相邏輯來移動轉子，從而提高了效率和可靠性的電機。
有刷電機的換向是通過刷/換向器接口實現的。界面會產生摩擦和電弧，隨著時間的推移，會降低刷的性能。這種摩擦產生熱量，縮短了電機的壽命。
與有刷電機相比，無刷電機有許多優點。它們更節能、更小、更輕、更安靜、更可靠、更耐用。此外，它們提供速度控制，更適合變速應用。
02. 了解無刷直流和永磁同步電機類型
無刷直流電機和永磁同步電機的工作原理與同步電機相同。轉子每次改變方向都會繼續跟著定子旋轉，所以電機可以繼續運行。然而，這兩種類型的直流電動機定子繞組使用不同的幾何形狀，因此它們可以產生不同的反電動勢(BEMF)響應。無刷無刷BEFM是梯形的。永磁同步電動機的反電動勢是正弦的，所以線圈繞組是正弦的。為了使性能更大，這些電極通常用正弦波進行換向。
無刷直流電機和永磁同步電動機在運行過程中通過它們的繞組產生電動勢。在任何電機中，由于運動而產生的電動勢稱為反電動勢(BEMF)，因為電機中感應到的電動勢與發電機的電動勢相反。
03. 磁場方向控制描述
為了控制永磁同步電機的正弦波形，需要一種磁場定向控制(FOC)算法。FOC通常提高永磁同步電動機的效率。與無刷直流梯形控制器相比，永磁同步電機的正弦控制器更加復雜和昂貴。然而，成本的增加也帶來了一些優點，如降低了當前波形中的噪聲和諧波。無刷直流電機的主要優點是易于控制。根據應用需求來選擇電機。
04. 無刷直流和PMSM電機有和沒有傳感器
無刷直流和PMSM電機可以配備或不配備傳感器。帶傳感器的電機適用于需要在負載條件下啟動電機的應用。這些電機使用霍爾傳感器，它被嵌入電極定子。傳感器本質上是一個開關，其數字輸出相當于被檢測磁場的極性。電機的每一階段都需要一個單獨的霍爾傳感器。因此，一個三相電機需要三個霍爾傳感器。沒有傳感器的電機需要使用電機作為傳感器，并使用一種算法來運行。它們依賴于反電動勢信息。通過對反電動勢采樣，可以推斷轉子的位置，消除了對硬件傳感器的需要。不管電機的拓撲，控制這些機器需要了解轉子的位置，以便電機可以有效換向。
05、電機控制軟件算法
現在，軟件算法，如計算機程序(即一套指令設計來執行特定的任務)被用來控制無刷直流和永磁同步電機。這些軟件算法通過監控電機運行，提高了電機效率，降低了運行成本。算法中的一些主要功能包括電機初始化、霍爾傳感器位置檢測和開關信號檢查，以提高或降低電流參考。
06. 控制器如何處理電機傳感器信息
三相無刷直流電機有6種狀態。如下圖所示，可以用三位數代碼來表示1到6之間的運算碼的個數。傳感器用于提供三位數據輸出到6 8操作碼(1 - 6)。這些信息非常有用,因為控制器可以確定當發出一個非法操作碼時,根據法律執行操作操作碼(1 - 6),如下圖所示,該算法獲取霍爾傳感器的操作碼并對其進行解碼。當霍爾傳感器的運算碼值發生變化時，控制器將改變輸電方案來實現換向。單片機使用操作碼從查找表中提取功率傳輸信息。在使用新的扇區命令為三相逆變器供電后，磁場移動到一個新的位置，同時推動轉子向運動的方向移動。這一過程將在電機運行時不斷重復。
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