用无刷电机制作逆变器



什么是永磁无刷电机？

永磁无刷电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor，简称PMBLDC）是一种以永磁体作为励磁源，通过带有传感器或传感器无反馈控制的方式实现转子位置信息反馈，从而控制电机转速和输出扭矩的交流电机。

永磁无刷电机的工作原理

永磁无刷电机的转子由多极永磁体构成，这些永磁体在电机内部产生稳定的磁场。通过外部电源供给电脉冲信号，这些信号经过电子换向器（通常称为逆变器）的调制，被转换成一系列有序且交替变化的电流，从而控制电机的转速和输出扭矩。电机的运行过程，通常需要根据电机转子位置信息来确定电源的开关时间和磁极的正反转，从而不断地改变磁场和电力状况，推动电机执行正常的旋转任务。

永磁无刷电机的优点结构简单：由于省去了传统的碳刷和换向器，永磁无刷电机的结构更加简单，减少了维护的复杂性和成本。节能高效：由于永磁体的使用，电机在运行时能够更有效地利用电能，减少能量损失，提高能效。寿命长：没有碳刷和换向器的磨损，永磁无刷电机的寿命通常更长，减少了更换和维修的频率。控制灵活：通过先进的控制算法和传感器技术，永磁无刷电机可以实现精确的速度和扭矩控制，适用于各种复杂的自动化应用场景。永磁无刷电机的类型

根据永磁无刷电机的励磁方式和转子结构，可以将其分为多种类型，常见的有：

永磁同步电机：这种电机的转子磁场与定子磁场保持同步，能够实现高精度的速度和位置控制。内转子型永磁无刷电机：转子位于定子内部，结构紧凑，适用于空间有限的场合。外转子型永磁无刷电机：转子位于定子外部，通常具有更高的扭矩输出能力。表面磁场型永磁无刷电机：永磁体位于转子表面，易于制造且成本较低，但可能受到高温和磁场退磁的影响。永磁无刷电机的应用实例

以锐速嘉公司生产的RST系列永磁无刷电机为例，该产品根据市场的需求，针对小尺寸空间及复杂环境应用推出，提供了多种外径尺寸系列，如22mm、24mm、28mm、30mm、35mm、42mm、50mm、55mm等。RST永磁无刷电机具有出色的性能，过载能力强，体积小巧紧凑，功率密度较大，适用于多种应用场景，如：

自动化设备：用于各种自动化生产线上的驱动和传动任务。AGV底盘驱动：为自动导引车（AGV）提供动力，实现精确的移动和定位。机器人关节：作为机器人关节的驱动电机，提供稳定的扭矩和速度输出。食品行业：用于食品加工和包装设备中的驱动和传动任务。电动舵机：为无人机、航模等提供精确的舵面控制。水下推进器：为水下机器人和潜水器提供动力，实现水下移动和探测任务。

综上所述，永磁无刷电机以其独特的优点和广泛的应用领域，在现代自动化领域中发挥着越来越重要的作用。

分享拆解：DC风扇灯控制器的电路分析

DC风扇灯控制器的电路分析

DC风扇灯控制器是一种用于控制直流无刷电机（BLDC）和LED灯的电子设备。通过拆解和分析，我们可以深入了解其电路组成和工作原理。

一、电路组成

DC风扇灯控制器的电路主要由以下几部分组成：

AC-DC转换电路

功能：将输入的交流电（AC）转换为直流电（DC），并产生隔离的安全电压。

组件：控制器包含两个转换电路，一个为风扇电机供电的24Vdc电压，另一个为LED供电的36Vdc电压。分别采用LY6021和LY6018方案。

展示：

LED灯控制部分

功能：通过电源进行电压变换后，为LED灯提供稳定的直流电压，并通过MCU输出PWM信号进行调光和调色温。

组件：采用两通道的LED驱动IC，配合MCU实现调光调色功能。

工作原理：38VDC电压搭配36V LED光源接到两通道的LED驱动IC上，MCU通过输出两路PWM信号对其进行控制。

电机控制部分

功能：通过MCU输出PWM信号控制三相无刷电机的运行。

组件：包含MCU、MRF310无线接收IC、S4614双通道MOS管等。

工作原理：MCU输出6个PWM信号，控制三个两通道的MOS管依次上下导通，从而对三相电机进行控制。电机类型为直流无刷电机（BLDC），采用无霍尔器件FOC控制方式。

展示：

二、工作原理

AC-DC转换

输入的交流电经过整流、滤波和稳压等步骤，转换为稳定的直流电压。LY6021和LY6018分别负责为电机和LED提供所需的直流电压。

LED灯控制

经过AC-DC转换后的直流电压，为LED灯提供稳定的电源。MCU通过输出PWM信号，调节LED灯的亮度和色温。PWM信号的占空比决定了LED灯的亮度，不同的PWM信号组合可以实现色温的调节。

电机控制

MCU根据预设的算法和接收到的指令，输出6个PWM信号。这些信号通过驱动电路控制三个两通道的MOS管依次上下导通，形成三相逆变器，从而驱动直流无刷电机运行。

电机控制的关键在于确定换相的时刻，这主要通过检测电机线圈产生的反电动势来获得转子的位置。同时，还需要检测电机转速、电流大小等信息作为反馈输入，形成闭环控制。

三、总结

DC风扇灯控制器在硬件和软件方面都比AC风扇灯控制器更加复杂。特别是在电机控制方面，需要对BLDC电机进行精确的控制，包括换相时刻的确定、转速和电流的检测以及闭环控制算法的实现等。这些都对控制器的设计和制造提出了更高的要求。

通过拆解和分析DC风扇灯控制器的电路，我们可以更加深入地了解其工作原理和组成部分。这不仅有助于我们更好地理解电子设备的设计和制造过程，还可以为我们在实际应用中选择合适的控制器提供参考。

总览：

控制器正面：

PCB正面：

PCB背面：

IC LY6018：

电机拆解图：

无刷电机驱动电路结构解析

无刷电机驱动电路采用三相电源供电，电机的定子部分包含三个线圈，它们与三相相对应，数量通常是三的倍数。这些线圈根据转子的位置变化来调整电流方向，通过改变换流速度和PWM调制电压，实现对电机转速的精确控制。逆变器的作用是将直流电源转换为三相交流电，它由开关器件如MOSFET或IGBT组成，用于快速的开关操作。这些晶体管的基极或栅极施加电压后，电流就会从集电极或漏极流出，从而处于开关导通状态。在导通状态下，直流电源的电压会加在电机线圈上，电流的路径是从上臂的MOSFET或IGBT开始，经过电机线圈（两个线圈串联），然后到达下臂的MOSFET或IGBT，最后到达地线。电机线圈的电流路径由PWM信号决定，包括U相、V相、W相线圈的电流流动方向，如U到V、U到W、V到W等。每一相的开关器件由上臂和下臂组成，它们之间是互补关系，确保不会同时导通或关闭。微处理器会决定开关器件的开通和关闭时机，以实现PWM控制。

在逆变器电路中，通常使用六个具有相同特性的多功能MOSFET，通常选择N沟道MOSFET，这样做是为了方便采购并确保良好的驱动性能。选择功率器件时，需要考虑电压的范围：在100V以下，通常使用MOSFET；而在100V以上，则更适合使用IGBT，因为它们能够承受更高的电压。MOSFET由于其通态电阻小，损耗低，非常适合用于电动车等应用；而IGBT在高压应用中表现出色，但需要特别注意散热问题。

驱动电路负责控制MOSFET、IGBT等功率器件的开关操作，确保电机驱动电源的安全性，并提供足够的基极驱动电流，以及生成栅极驱动电压。基极驱动IC确保MOSFET栅极能够获得必要的电压和电流，以实现有效的驱动。自举电路则利用微处理器输出的信号对电容器进行充电，为栅极提供驱动电压，从而保证电机能够正常工作。

综上所述，无刷电机驱动电路通过精心设计的线圈配置、PWM调制以及高效功率器件的使用，实现了电机的精准控制和高效率运行。在设计和选择驱动电路时，必须考虑电压范围、功率损耗、散热以及驱动性能等因素，以确保电路的可靠性和效率。

电动车的无刷电机控制器可以当车载逆变器用吗

电动车的无刷电机控制器是不可以当车载逆变器用的。

电动车的无刷电机控制器只是控制电流变化的，与电压无关。

车载逆变器是要求将车上电瓶直流低电压，逆变为市电220V交流电。

这样看两个根本不是一类东西，所以是不可以去代换使用的。

DRV8301/8302三相无刷电机驱动全解

DRV8301/8302三相无刷电机驱动全解

DRV8301和DRV8302是德州仪器（TI）生产的三相无刷电机驱动芯片，它们集成了多种功能，包括BUCK降压电路、三相逆变和换向电路、电流放大和采样等，使得三相无刷电机的驱动变得更加简单和高效。

一、引脚功能

DRV8301/8302的引脚功能在数据手册中已有详细说明，这里不再赘述。用户可以通过访问TI官网下载数据手册，以获取详细的引脚功能描述。

二、BUCK降压电路

DRV8301和DRV8302都集成了一个电荷泵电路，即TPS54160电荷泵芯片，用于实现BUCK降压。用户可以通过TI官网提供的工具来计算外设电路的参数，并参考计算结果设计电路。在设计电路时，可以省略RenT和RenB两个电阻，Cin为电源滤波电容，需要根据实际需要选择。如果设计的电路中已经包含了电源滤波，则无需再添加电容。

BUCK电路的作用是通过调节VSENCE引脚的分压来确定输出电压的大小。

三、三相逆变和换向电路

驱动芯片的数据手册中给出了三相逆变器的设计参考，并包含了部分电流采样电路的设计。用户在设计电路原理图时可以直接参考数据手册的设计方案。

在三相逆变电路中，需要注意AGND（模拟地）、PGND（功率地）和GND（数字地）的区分和布线。数字地用于数字信号的参考，模拟地用于模拟信号的参考，功率地用于功率信号的参考。所有的地需要连接到一起以保证相同的参考电平，但为了避免电流回流的紊乱，通常通过一根铜导线连接多个地。

三相逆变电路的设计要点包括选择合适的MOS管、设计栅极电阻值以及进行电容滤波等。整个逆变器是一个桥式逆变电路，由三个上桥臂和三个下桥臂组成。当GH_A通上高电平时，N沟道的MOS管漏极到源极导通，从而实现电流的换向。

四、电流放大和采样

电流采样是用于FOC控制时的第一个闭环——电流环。芯片手册中给出了电流采样电路的设计参考，包括使用运放进行电流放大和采样。

在电路中，可以通过采样一个电阻的两端电压来得到流过的电流。为了提高采样精度，可以使用运放来实现电流的采样。放大过后的输出计算方法在数据手册中也有详细说明。

对于三相无刷电机而言，只需要采样两路电流，第三路电流即可通过计算得知。

五、DRV8301和DRV8302的区别

DRV8301和DRV8302在功能上基本相同，都用于驱动三相电机电路。唯一的不同在于电流采样所使用的调节放大倍数的方式。DRV8301通过SPI通讯进行四档调节，而DRV8302则通过GAIN引脚的电平输入实现两档调节。

六、小结

本文简单介绍了DRV8301/8302三相无刷电机驱动芯片在使用上的一些基础和设计电路过程中的一些细节。通过了解这些基础知识，用户可以更加快速地入门并设计出高效的电机驱动电路。同时，用户也可以参考数据手册和TI官网提供的资源，以获取更详细的信息和支持。

无刷直流电机控制-（二）BLDC电机驱动控制电路介绍

BLDC电机驱动控制电路介绍

如果需要电机转动起来，需要给电机转子一个旋转的磁场。对于三相无刷直流电机（BLDC）来说，直流电压源只为三相逆变器提供恒定电压，所以需要通过三相逆变器将直流电转换成三相电流，依次为不同线圈对通电。

一、三相逆变器电路

BLDC电机通过三相逆变器电路可以实现电机的换向逻辑。实质上，就是通过控制Q0~Q5六个开关的导通和切断，来控制右侧A、B、C三相电机定子上产生所需要的正弦电压。因此，我们需要控制的也就是这六个开关的开关周期。这里涉及到了一个算法，即空间矢量脉宽调制（SVPWM），该算法后续会详细讲解。

二、带霍尔传感器的BLDC电机控制电路

对于带有霍尔传感器的BLDC电机，其控制电路相对简单。霍尔传感器嵌入在电机非驱动端的定子中，当电机每转过60个电角度，其中一个霍尔传感器就会改变状态。因此，完成一个电周期需要六步。每一步都对应着不同的开关状态，从而控制电机的旋转。

三、无霍尔传感器的BLDC电机控制电路

对于无霍尔传感器的BLDC电机，我们需要通过其他方式来判断电机转子的位置。这里引入了反电动势的概念。当电机转动时，每个线圈绕组都会产生反电动势，根据楞次定律，该电动势的方向与线圈绕组的电压相反。每当电机发生换向时，即一个绕组从正电变为负电或从负电变为正电，反电动势的电压极性也会发生变化，即反电动势经过零值。因此，我们可以通过识别反电动势的过零点来识别电机的转速和位置，从而实现换向控制。

霍尔传感器信号、反电动势、输出转矩和电流之间存在一定的关系。每当电机发生换向时，霍尔传感器信号发生跳变，同时反电动势也经过零值，此时输出转矩和电流也会发生相应的变化。

四、BLDC电机控制算法的选择

BLDC电机的控制算法主要有两种：六步换向方波控制和磁场定向控制法（FOC）。

六步换向方波控制：这种方法相对简单，每次只有两相通电，不需要进行复杂的坐标变换。但是，它存在较大的转矩脉动和噪音。

磁场定向控制法（FOC）：FOC是一种高性能的交流电机控制策略，可以实现电压矢量控制，从而精确控制电机定子磁场的方向和大小。它能够保证定子磁场与转子磁场时刻保持在90°，实现一定电流下最大的转矩输出。FOC的低速模式控制性能较好，正反向切换性能优异，并且可以进行电流（力矩）、速度、角度三个闭环控制。采用正弦波控制，噪音会比方波控制小很多。

综上所述，BLDC电机的驱动控制电路是实现其高效、精确控制的关键。通过合理选择控制电路和算法，可以充分发挥BLDC电机的性能优势，满足各种应用场景的需求。

60v 无刷电机控制器怎么改逆变器

60v无刷电机控制器改装为逆变器的方法，主要涉及到电路重构与元件适配。以下是改装过程中的关键步骤和注意事项：

理解电路原理：

首先，需要深入了解60v无刷电机控制器的电路原理，特别是其PWM（脉冲宽度调制）控制、电源管理、以及电机驱动等核心部分。同时，也要对逆变器的电路原理有所掌握，包括逆变桥的搭建、滤波电路的设计等。

电路重构：

拆除原有电机驱动电路：由于逆变器的功能与电机控制器不同，因此需要拆除控制器中原有的电机驱动电路，包括PWM输出电路、电流检测电路等。搭建逆变桥：根据逆变器的需求，选择合适的IGBT（绝缘栅双极晶体管）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等功率开关器件，搭建逆变桥电路。设计滤波电路：为了得到稳定的输出电压，需要在逆变桥后设计合适的滤波电路，包括电感、电容等元件。

元件适配与调试：

电源适配：确保60v的直流电源能够适配改装后的逆变器电路，可能需要对电源电路进行微调。元件选择与测试：根据逆变器的功率需求，选择合适的功率开关器件、滤波元件等，并进行严格的测试，确保电路的稳定性和可靠性。软件调试：如果控制器具有可编程功能，可能需要编写或修改控制软件，以适应逆变器的工作需求。

安全与可靠性：

在改装过程中，要特别注意电路的安全性和可靠性，避免强静电电压等引起的元器件损坏。完成改装后，要进行全面的测试和验证，确保逆变器能够正常工作，并符合相关的安全标准。

请注意，改装60v无刷电机控制器为逆变器是一项复杂且风险较高的操作，需要具备一定的电子电路知识和实践经验。在实际操作中，建议寻求专业电子工程师的帮助。

无刷电机控制（九）SVPWM之三相逆变器

SVPWM之三相逆变器

三相逆变器在无刷电机控制系统中扮演着至关重要的角色，它负责将直流电转换为交流电，以驱动无刷电机的三相线圈。以下是对三相逆变器及其在无刷电机控制中的应用的详细解析。

一、三相电压型逆变器结构

三相电压型逆变器的基本结构如图1所示。该逆变器由六个功率开关管（VT1-VT6）组成，这些开关管通常由IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等器件实现。这些开关管通过六路PWM（脉冲宽度调制）信号进行控制，以实现逆变器的正常工作。

在逆变器中，VT1和VT4、VT2和VT5、VT3和VT6分别组成三组桥臂。当某一桥臂的上方开关管（如VT1）导通时，下方开关管（如VT4）关断；反之亦然。通过控制这六个开关管的导通和关断，逆变器可以输出三相电压ua、ub和uc。在FOC（磁场定向控制）算法的控制下，这三相电压呈现为正弦波的形式，从而实现从直流到交流的变换。

二、三相逆变器的工作原理

三相逆变器的工作原理基于PWM调制技术。通过调整PWM信号的占空比，可以控制逆变器输出电压的幅值和相位。在SVPWM（空间矢量脉宽调制）算法中，将逆变器的输出电压看作一个空间矢量，通过控制该矢量的方向和大小，可以实现对无刷电机定子磁链的精确控制。

具体来说，SVPWM算法将逆变器的输出电压空间划分为六个扇区，每个扇区对应一个特定的开关状态组合。在每个扇区内，通过调整两个相邻开关状态的作用时间，可以合成出所需的输出电压矢量。这种调制方式不仅提高了电压利用率，还降低了谐波含量，从而提高了无刷电机的运行性能。

三、三相逆变器的硬件实现

三相逆变器的硬件实现通常包括光耦芯片、驱动芯片、升压电路和大功率NMOS管等组件。这些组件共同构成了逆变器的核心电路，实现了对功率开关管的精确控制。

光耦芯片：用于隔离控制信号和功率电路，防止高压电路对控制电路的干扰。驱动芯片：用于放大控制信号，以驱动大功率NMOS管的导通和关断。升压电路：用于提高直流母线电压，以满足无刷电机对高压输入的需求。大功率NMOS管：作为逆变器的功率开关管，承受高压和大电流，实现直流到交流的变换。

以正点原子ATK-PD6010B无刷驱动板为例，其硬件结构如图2所示。该驱动板采用了上述组件，实现了对三相逆变器的精确控制。通过调整PWM信号的占空比和频率，可以实现对无刷电机转速和转矩的精确调节。

四、总结

三相逆变器是无刷电机控制系统中的关键组件之一。它通过PWM调制技术将直流电转换为交流电，以驱动无刷电机的三相线圈。在SVPWM算法的控制下，逆变器可以实现对无刷电机定子磁链的精确控制，从而提高电机的运行性能。硬件实现方面，三相逆变器通常由光耦芯片、驱动芯片、升压电路和大功率NMOS管等组件构成，这些组件共同实现了对功率开关管的精确控制。通过对这些组件的合理设计和优化，可以进一步提高无刷电机控制系统的性能和可靠性。

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