BLDC(直流無刷馬達)工作原理以及霍爾電路的調試

2020-11-21 電子發燒友

課程介紹

視頻亮點展示:

亮點一:本視頻也是典型的 數模混合電路,前5部視頻主要講模擬電路。如何實現無縫混搭?電路設計又需要注意哪些細節呢?這是本部視頻最大亮點。

亮點二:本部視頻通過硬體波形的整形、儲存,以及根據 時序 來分配並動作,根據時序進行多路信號的切換,以及不同波形在不同時刻發生不同的動作。鍛鍊學員綜合協調處理波形根據時間來鎖存信號與釋放信號的能力。如果以前是二元化,現在就是三元化。以前只是電壓電流為主軸的波形設計,現在則是 電壓電流波形在時間軸的分配。

亮點三:全場以實物為依託,進行 現場調試,並且手把手教會大家進行單個模塊的調試與模塊之間聯調的方法,手把手教會並提高大家調試電路的動手能力,這也是工程師必備的最重要的一點。調試過程中遇到的很多難點、很多困難,敬請關注張飛老師如何親自進行調試,如何克服困難,如何去分析尋找突破點。

亮點四:本部視頻,張老師教會大家如何用 萬用表來測量 一些元器件,有助於提高維修線路板的效率,節省時間,更多精彩的內容請關注視頻。

亮點五:本視頻基於前幾部視頻,讓工程師深入到第二階段學習,提高複雜電路的架構與設計能力,掌握到電路設計的全局觀。不再像以前簡單的基於元器件的使用,而是如何綜合運用各種複雜器件實現各種複雜應用。

通過學習本套視頻你可以獲得什麼?

一、BLDC(直流無刷馬達) 工作原理

二、學習有霍爾位置傳感器 和無霍爾位置傳感器的BLDC區別

①目前有位置傳感器用的比較多,由於它能夠準確採樣轉子的旋轉位置,所以更能穩定可靠運行,控制方式相對來說也簡單些。因此,在很多項目中得到大量使用。應用領域:特別適合大負載和靜止啟動的情況。比如,電動車、電動自行車、電動汽車、高鐵等中均得到大量而廣泛的應用。當然,畢竟馬達上多個sensor ,在馬達製作工藝方面增加了複雜度,增加了成本。同時,霍爾也存在一定機率的老化不良等問題,對電機的整個壽命產生一定的影響。

②由於有位置馬達存在上述的弊端,無位置由於沒有sensor工藝簡單,同時更加安全可靠,所以在很多場合也得到比較多的應用。在一些複雜惡劣的環境、輕負載的情況下應用,比如風機,空調壓縮機,汽車的冷卻風扇等。但是,由於位置是根據馬達的反電動勢計算得來的,因此具有不可靠性。而且在馬達靜止情況下,由於不存在反電動勢,因此轉子的位置更加難以確定。所以,不適合馬達在靜止條件下使用。

③綜上所訴,有位置的馬達的驅動器比較簡單,馬達相對複雜,可靜止啟動。無位置控制的馬達優點是馬達簡單控制器複雜,適合輕負載,非零轉速啟動或者在馬達又一定轉速下啟動。

三、霍爾位置設計

四、高壓和低壓應用(供電和應用)

如果是接電網,一般接高壓,降低成本。接電網是用310V或者更高。還有一種戶外移動電源供電,這種一般情況是做低壓。那麼,都有這麼個代表。空調壓縮機--高壓;電動車--低壓;隨著bldc的快速發展,低壓為代表的發展十分迅速,智能代步工具;機器人;電動工具;園林工具等等。高壓和低壓這兩個方向發展十分巨大,快速發展的。

五、馬達的轉子、定子採樣設計

BLDC 分外轉子和內轉子,如何整合?

外轉子應用領域廣泛:風扇馬達、輪轂馬達、多旋翼無人機航模,電動滑板(見下圖)。

外轉子和內轉子相同工作下特性比較:外轉子體積小,內轉子大;但是,外轉子結構複雜,強度不如內轉子;

六、方波和正弦波介紹

從馬達的反電動勢波形來區別,可以分為正弦波和方波。這個主要是指反電動勢,這個是由磁鋼的充磁方向決定的。在區分馬達是否正弦馬達輸出相兩端的端電壓,用手撥動馬達旋轉,如果端電壓是正弦波就為正弦波馬達,反之為方波馬達。目前方波馬達的控制技術成熟。正弦波複雜,驅動器控制差不多,未來空間大。但是目前主流仍是方波馬達。

七、電壓,轉速,扭矩,功率之間關係

① 功率速度扭距轉換公式

② 詳細解釋馬達的轉速與馬達扭距之間的關係(從磁場切割的原理解釋)

③ 詳細解釋馬達的極對數,以及虛擬電機,馬達電周期與機械周期之間的區別

④ 馬達線圈扎數與馬達扭距之間的關係;

⑤ 馬達的電壓與轉速之間的關係,及馬達的電流與轉速,效率之間的關係,和如何調速。

對於BLDC馬達,一般情況下電壓越高,轉速越高;反之,電壓越低馬達的轉速越低。從這個角度來說,實行調速,可以用PWM調速法。

第二個角度講,定子由矽鋼片合成,當線包通過電流,會產生渦流損耗,此渦流的平方和電流平方成正比,隨著電流增大而增大,稱為鐵損,從線包的損耗稱為銅損,和渦流的鐵損,角度來講,電流不應過大。

當然,電壓也不能夠無限制的增加,隨著電壓的升高,一些馬達控制邏輯是低壓器件,存在電源轉換,電壓越高,電源轉換付出的成本也就越多。另外,電壓選擇需要依靠外界提供的電能。所以在一個項目中選擇馬達根據情況酌情處理。

八、BLDC如何實行電壓調速

本項目以三相bldc方波有位置傳感器馬達為實例,用全硬體的方式來搭建驅動器電路。

①三相橋電路的設計:mosfet的選型和設計;mosfet充放電電路的設計;

②半橋驅動電路的選型和講解;

③自舉充電電路的講解:如何實現自舉電容充電?

④半橋驅動前級,複雜邏輯電路如何實現?分以下幾個方面:

      Ø 如何用全硬體的方式實現馬達正轉?

      Ø 如何實現馬達的停止?

      Ø 如何實現自取電容的充電?

      Ø 如何根據霍爾的邏輯信號來實現馬達的換向?

      Ø 如何實現馬達的調速?

九、調試部分

1. 霍爾電路的調試

2. 數字電路的調試

3. 半橋電路的調試

4. 充電電路的調試

5. 橋式電路的調試

6. 馬達整機的聯調

受眾群體有哪些?

1、如果你還是學生,正厭倦於枯燥的課堂理論課程,想得到電子技術研發的實戰經驗;

2、如果你即將畢業或已經畢業,想積累一些設計研發經驗憑此在激烈競爭的就業大軍中脫穎而出,找到一份屬於自己理想的高薪工作;

3、如果你已經工作,卻苦惱於技能提升緩慢,在公司得不到加薪和快速升遷;

4、如果你厭倦於當前所從事的工作,想快速成為一名電子研發工程師從事令人羨慕的研發類工作。

張飛直流無刷電機驅動 & 碎紙機項目實戰

(包括:第三部辦公室碎紙機系統項目,第八部直流無刷電機驅動設計)

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  • 無刷直流電機的保護電路方案
    該保護電路與傳統的保護電路相比,省去了熱繼電器、交流接觸器等保護裝置的能耗,與電機為一體。經測試驗證,效果良好。  1 電流檢測原理  要實現過流保護,首要的任務是檢測電機的電流。通常有2種檢測電流的方法:  (1)小阻值無感採樣電阻。
  • 直流無刷電機BLDC的工作原理和驅動方法
    只要是有運動、行程機構都會涉及到電機,而直流無刷電機更是應用廣泛。工作原因,以前做過BLDC的驅動控制,今天和大家分享一下BLDC的工作原理。
  • 最全直流電機工作原理與控制電路解析(無刷+有刷+伺服+步進)
    通常,有刷直流電動機便宜,體積小且易於控制。 無刷電動機–這種電動機通過使用附著在其上的永磁體在轉子中產生磁場,並通過電子方式實現換向。它們通常比常規的有刷型直流電動機更小,但價格更高,因為它們在定子中使用「霍爾效應」開關來產生所需的定子磁場旋轉順序,但是它們具有更好的轉矩/速度特性,效率更高且使用壽命更長比同等拉絲類型。
  • 直流電機的工作原理是什麼?未來的電動車都會用直流電機嗎?
    無刷直流電機在電動車上的應用直流有刷電機在雨刮系統中的應用雨刮電機示意圖那麼,直流電機的工作原理是什麼?而電機可以是任何類型的電機,比如步進電機,還有今天要說的直流有刷電機,直流無刷電機,以及我打算以後有機會聊聊的交流伺服電機和感應電機,直驅電機等,都可以作為伺服電機,只要有反饋配置。當然,更進一步,直流電機又可以分為直流有刷和直流無刷電機。這裡先上兩張圖,好對這兩種電機有個基本的感知。
  • 無刷電機工作原理
    根據電機的結構和工作原理,可以將電機分為有刷電機和無刷電機,今天就帶大家了解一下: >圖源:Renesas Electronics 無刷直流電機不使用機械的電刷裝置,而是採用方波自控式永磁同步電機,以霍爾傳感器取代碳刷換向器,以釹鐵硼作為轉子的永磁材料,性能上相較一般的傳統直流電機有很大優勢。
  • 【乾貨】永磁無刷直流電機基本結構及工作原理
    永磁無刷直流電機結構簡單,其基本結構示意圖如圖6所示。圖6永磁無刷直流電機結構示意圖  永磁無刷直流電機結構原理如圖7所示。從圖中可以看出,經過開關電路直流電源向定子繞組進行供電,控制系統對位置傳感器信號進行處理後實現對開關電路的控制,正確地判斷各電機繞組的通電和斷電狀況,進而實現電機的換向。