三相直流无刷电机(直流无刷电机是什么意思)

无刷DC电机在结构上比无刷DC电机少了电刷和换向器，其内部结构无法自行完成换向操作，需要外部驱动信号进行换向。

无刷DC电机内部结构如下:由定子和转子组成，定子为电枢绕组，通常有U、V、W三组导线；转子是一个永久磁铁。

当适当的电流施加到电枢绕组时，线圈将产生磁场，该磁场将吸引转子的永磁体。逐一激活每个线圈，以便产生旋转磁场。由于永磁体和电磁铁之间的力相互作用，转子将在旋转磁场的作用下继续旋转。

在初步了解了内部结构和通电机理后，我们需要产生相应的驱动信号来产生旋转磁场，驱动转子旋转。如下图所示，这是一个简单的驱动程序架构:

通常我们在MCU中固化一个代码，可以产生一个驱动信号，然后驱动信号通过IPM间接驱动六个功率开关器件(这里是MOSFET)，从而产生旋转磁场。

电机模型可以等效为三个星形连接的电感，那么我们需要做的就是如何产生驱动信号。

其实是一种成对通电的方式。如果我们将A相上拉至高电平，然后将B相连接到另一端的地，电流将从VCC流经A相、中性点和B相，最终到达地。

因此，只需要一个电流，我们就可以产生四个不同的磁极，这将导致转子移动，内部电流趋势如下图所示:

实际上，电机内部一般可以等效为星形连接方式。A、B、C相的中性点连接在一起，外部电源开关元件由MOSFET或IGBT组成，用于控制。

首先，指定驱动电路的相应符号:

SW1和SW2用作上下管驱动器U，或A；

SW3和SW4用作上下管驱动器V或B；

SW5和SW6用作上部和下部管道驱动器W或C；

那么我们在这里规定上管开口标志为+，下管开口标志为-，上下管不开口标志为0。最后，沿一个方向旋转转子的驱动顺序如下:

1、a+，b-，c0

2、b+、b0、c-

3、a0、b+、c-

4、a-、b+、c0

5、a0、b0、c+

6、a0、b-、c+

驱动的六步方波时序正确后，基本可以实现无刷DC电机的开环控制驱动。每相都是六步驱动顺序，然后两相相差120。比如A相的六步相序需要比B相超前120°，B相需要比c相超前120°，如下图总体所示:

开环运行实现后，需要进行闭环控制。首先需要注意的是，之前的六步PWM序列并没有根据转子的实际位置来切换磁场，所以可能出现的情况是失步，有点类似于步进电机。结果实际磁场转速可能比转子转速快很多，导致磁场和转子转速不同步，从而造成失步。如果这里引入转子位置的反馈，就可以完美解决这个问题，所以通常会加入霍尔传感器来检测实际的转子位置。

当转子处于不同位置时，霍尔传感器会产生相应的信号，也可以根据霍尔信号计算出转速，作为跟随速度闭环的反馈值。霍尔信号如下图所示:

一般来说，增加霍尔传感器会大大增加成本和电机结构的复杂程度，所以可以通过检测每相的反电动势来估计位置和计算速度。无刷DC电机的反电动势为梯形反电动势，如下图所示:

无传感器方波驱动的难点在于启动和过零点检测。通常可以采用三段式启动，即转子预定位、开环强制拖动、开环闭环切割。另外，可以通过高频注入来确定转子的初始位置，然后直接启动转子。很难检测和换向过零点的相位。