直流无刷电机实验总结 第1篇

无刷电机主要是转子和定子，头上的壳引出两股很粗的线，第一股粗线是定子饶阻引出的三根线，通常三相就是有三根，五相就是五根，目前市场上用得比较多的是三相的无刷电机。第二股是位置传感器引出来的， 第一幅图的粗线印出来三根线，分别为uvw。第二幅图具有xxx传感器，全部是引出了5根线，其中三根是xxx输出，HU和HV和HW，加上他们各自的电源线GND和VCC。

可以看到由于三根粗线和五根细线，三根粗线就是内部定子饶阻引出的粗线，五根细的是xxx传感器的， 首先是型号是ATK-VL57，H95表示的是机身高95mm，D20表示转轴为20mm的高度，最后字母E表示带有位置传感器。 参数介绍：24v的额定直流电压，额定电流是，额定扭矩为·m，额定转速为3000RPM。

中间是转子，内圈黑子的是磁极，xxx8个磁极，所以有四个N和S，即有4个对极，除此之外还有很多的饶阻，但最后还是引出三根线，所以也是三相的， 简化，线圈饶阻ABC，他们中间都有一个公共点，他们是连接在一起的，这种连接也被称为星形连接，然后把转子放上就能得到一个简化后的模型。 简化的模型中，U接24v，W接GND，V为开路不接。此时电流方向从U流向W。 U相和V相的矢量方向，由平行四边形定则可得，就可以得到当前磁场的矢量方向，转子是跟磁场矢量方向是平行的。 由于BLDC转子饶阻是两两导通的，也就是同一时刻只有两相是导通的，另外一相是开路的。所以这样的组合就有六种，比如V正W负，V正U负等等。所以也称为六步换向。

第一步是U接正V悬空，w接负，磁场矢量方向是偏左下的。 走六步就走了一个周期了，而且是逆时针方向，如果想要顺时针，那么就将导通顺序反过来，654321导通。

在这里使用三相逆变电路来完成极性的更换，使用了三个半桥，使用了高功率的mos管来工作。 首先A相是通过A半桥进行控制，通过看是对A+还是对A-接正来进行对A相的导通。 所以此时由六种情况，不能A+和A- 都同时导通，否则会出现短路的情况。只能是C+到A-，B-到A+这样导通。假设为A+和B-导通，那么电流从A相流入，B相流出，经过B-流回电源负极。 但是这种方式是直接把电源加载到了线圈上了，电机的速度就会很快的飚上去。实际控制我们是想控制它的转速和扭矩。所以一般将高低电平用PWM来代替，这样就可以控制线圈的电流了，进而就可以控制转子的扭矩和转速了。 所以我们通过PWM来控制功率管的开关。 MCU即电机开发板，开发板输出PWM信号，来到无刷驱动板，无刷驱动板会给信号进行放大，来驱动逆变电路，这样就能实现单相极性的切换，看看是上桥闭合导通还是下桥闭合导通，还有就是转速的控制，只需要控制PWM的占空比，就能控制转速了。

在无刷电机中，PWM控制有五种，又分为全桥调制和半桥调制。 全桥调制类似图e，也就是上桥闭也用PWM控制，下桥闭也是用PWM控制，但是这对于mos管的开关损耗是非常大的，所以一般不适用这种，一般使用上面四种 上面的四种又分为对称性的半桥调制和不对称型的半桥调制。 对称性为图a和b，一半是高电平一半是PWM，先是PWM控制上桥臂，然后是高电平控制下桥臂。 还有一种是不对称型，上桥臂用高电平，下桥臂用PWM控制。在实践中用的比较多的是图d，H_PEM-L_ON。那么这样做的好处是，转速只取决于上桥臂的PWM占空比控制， 总结就是，如果是A相流向C相，那么控制A相的半桥使用PWM控制使上桥臂导通，由于C相是接负的，所以其半桥电路是使用高电平使C相的下桥臂导通。这样就能实现从A相流向C相了。而且我们可以通过调节PWM的占空比来控制转速

有两种方法，第一种是通过位置传感器，常见的传感器是xxx传感器，编码器等等，但主要用到的还是xxx传感器。 第二种方法是没有传感器的方法，通过反电动势来进行读取转子的位置，（在后面无感驱动课程中会详细介绍） xxx传感器的识别方法是，当N极面向传感器的时候，输出高电平，S极面向传感器时，输出低电平。因此xxx传感器就会依次输出高低电平。 但是通过一个传感器是检测不出来的，必须通过三个传感器，而且电角度必须满足120度的排列。但是之前的实物图中，并不是按照120度排列的，而是60度排列的，而且转子的磁极是两对极。 但是电角度和机械角度是不一样的，他们之间具有一定的换算关系。这里的60度是指机械角度。因此60度的机械角度乘以二对极就等于120度的电角度。 那么知道了120度电角度，就能知道输出的波形了，不同的传感器之间时存在相位差的，一格是六十度，有两格就是有120度的相位差。 在第一种状态下，N极指向xxx三，而S极指向xxx1和二，所以xxx三输出高电平，xxx12输出低电平，最终输出001。依次循环下去就是六步换向。 在这里是只有一对N和S，所以对于xxx传感器来说就会面对一次N和S，所以高低电平的时间是一样的。 当N极面对xxx1时，持续高电平，S极面对时，持续低电平，高低电平各自有180度的电角度。因为当只有一个极对极的时候，电角度和机械角度是一样的。这是一个对极的情况，旋转一圈360度，有180度是高电平，180度是低电平。 如果是有两个对极的时候，有两个N和S，那么转子转一圈，一个xxx传感器就会经历两次N和两次S，每次N和S都经历180度。因为电角度是180度，极对数是2，所以对应机械角度是90度。那么会经历四个高低电平，所以总共是4*9=360度，也就是一圈。后期在速度求取需要用到。 那么如果是四对极，就会经历 那么通过xxx组合就能确定转子的位置，但是不确定是哪一相。但是厂家会给出下面的真值表。

这个表是基于无刷电机的。不同的无刷电机对应的表是不一样的。 那么当xxx读数为101，那么对应U+和V-打开，即对应U的上桥臂打开，V-对应v的下桥臂打开。度数为101对应xxx值为5，所以xxx值为5的时候打开Q1和Q4。按照读出来的值去打开对应的饶阻。 如果是反转，逆时针旋转，那么就对应V+和U-。 首先判断旋转的方向，接着读出xxx值，然后去导通对应的饶阻，这样按照要求就能够旋转起来了。

电角度为120度，传感器之间的相位差就是120度，如果电角度是60度，相位差就是60度。

xxx位置传感器，使用PWM输出，驱动器放大，来到逆变电路，通过读取转子的位置，来控制饶阻的哪个来导通，根据真值表查看。 这样就能实现电机的有感驱动。

直流无刷电机实验总结 第2篇

没有电刷，无换向器的电机，也称为无换向器电机。

主要是定子和转子，而直流有刷电机多的是换向器和电刷。 而直流有刷的定子是N和S的永磁体，而无刷是三个线圈饶阻。 直流有刷是定子是饶阻，无刷的定子是N和S的永磁体。两者的转子和定子恰好是相反的。也是他们最大的结构区别。 对应实物图，

有刷电机使用寿命较短，因为有碳刷，其与换向器之间经常有摩擦，就会有物理损耗。控制简单，给个电压就能转起来。 无刷电机没有碳刷，所以没有物理磨损，寿命会更长，噪音低，转速也较快。但是价格比较贵，控制也较为复杂。

跟步进电机类似，通过饶阻的交替转变，吸引永磁体，转子跟随旋转。所以归根结底，步进电机也算是无刷电机的一种。 所以他俩都有可能出现丢步的情况。就是因为饶阻变化得太快了，里面的转子还没跟上，就会发生抖动，丢步的现象，但是无刷电机通常会有位置传感器，它是可以检测转子的位置。就算没有传感器，也可以通过反电动势来判断转子当前的位置状态。还有我们可以通过增大线圈饶阻的电压和电流来改善丢步的现象。

直流无刷电机实验总结 第3篇

实验目的：实现直流无刷电机的旋转、方向、调速功能

需要硬件为：f4电机开发板（找到合适的引脚，用f1也可以控制）；无刷驱动板；无刷电机；24P专用排线；8P接线柱（接线牢固）；直流电源（24V，根据电机的额定电压来选择）。

在正点原子的例程中，无刷直流电机的运转状态，通过定义一个结构体就可以查询和存储，其中包括了运行状态、旋转方向、当前xxx传感器、之前的xxx传感器、电机占空比工5个状态量。

首先初始化GPIO以及TIM1，按照电机的接线，先初始化bldc的相关接线：需要初始化SD引脚（PF10），推挽输出，低速、浮空；然后初始化xxx传感器的引脚，分别为U相（PH10）、V相（PH11）和W相（PH12），都设置为xxx的输入；然后初始化TIM1，需要用到3路PWM输出，分别是上桥臂的UH（PA8）、VH（PA9）以及WH（PA10），都设置为复用推挽输出、xxx、高速，并且f4系列还有一个复用的功能要设置，复用为TIM1；下桥臂UL（PB13）、VB（PB14）和WB（PB15）都设置为推挽输出、浮空和高速；最后初始化TIM1，预分频和自动重装载设为函数入口参数的psc和arr，向上计数，不分频，不设置缓冲，关闭重复计数器，选择PWM模式1，输出极性为高，最后开启PWM以及使能更新中断。

然后编写xxx传感器的读取函数：设置一个参数来读取（uint8_t），通过HAL_READ_PIN来读取高低电平情况，使用参数的低三位来表达是否为高电平（|=0x01、|=0x02以及|=0x04）。

然后编写6步换向：上桥臂通过控制PWM占空比来实现（;CCRx），通过句柄来控制自动重装载值CCRx；下桥臂直接通过控制GPIO输出即可（HAL_WRITE_PIN）；具体的操作逻辑就是上桥臂导通，就设置占空比，下桥臂导通，就把SET给GPIO。

接着设置无刷电机的启停参数：

先设置关闭电机函数，将SD引脚的电平设置为RESET，同时把上桥臂的PWM占空比都置0，关闭PWM输出，下桥臂全部RESET即可；开启电机，只需要开启PWM输出，并且使能SD引脚即可；在main函数中进行KEY的操作，按下对应的键值，完成对占空比的改写，同时占空比的改变后的正负可以写进旋转方向的变量，并标记电机的运行状态。

最后编写中断服务函数：根据电机的启停状态以及旋转方向，通过读取xxx传感器的状态，由控制的真值表来判断对应的上下桥臂导通情况并进行6步换向。

直流无刷电机实验总结 第4篇

UH和UL就是逆变电路的上下桥臂，xxx三个半桥，每个半桥都有上下桥臂。 这里的意思是，U相的上桥臂由PA8进行控制，U相下桥臂由PB13控制。上桥臂是由PWM控制的，定时器1的通道1，2，3，控制PA8,9,10端口，而PB13,14,15是分别为通道1的互补通道，通道2的互补通道……只不过下桥臂是通过拉高拉低来控制开关的，所以下桥臂的端口使用普通的IO进行初始化，上桥臂端口使用定时器的方式进行初始化的。 然后是xxx的uvw三相，这里直接使用IO进行读取即可，因为xxx输出就是0和1。 然后是shutdown引脚，整个半桥芯片的SD的开端，在这里使用PF10进行控制。

首先是要初始化IO和定时器TIM，因为上桥臂是通过PWM控制的。初始化相关的IO，包括shutdowm引脚，xxx传感器的读取，相关定时器的读取，以及上下桥臂。初始化定时器，以及开通中断。在中断回调函数里面一定要循环读取xxx状态。 xxx状态的读取，就是编写一个读取函数，因为xxx是输出0和1，所以我们只需要用IO进行读取即可。 6步组合，就是上下桥臂的导通情况，xxx六种，通过六个组合实现电机的转动。 设置旋转方向以及占空比（即转速控制），然后编写无刷电机的启动以及停止函数。 在中断服务函数里面要读取xxx状态，根据方向，比如正转有正转的顺序，反转有反转的顺序，然后结合xxx状态依次导通上下桥臂。

直流无刷电机实验总结 第5篇

由于采样电阻只有20m欧，假设电流为10A，得到的电压为，电流为20A，得到的电压为。这对于一个低分辨率的ADC来说差距不大，难以识别出来，误差较大，所以需要将电压进行放大。进行差分运算。 把电压通过差分运算进行放大。放大倍数为6倍，但是还加了的抬升电压，所以最终放大后的电压为AMP_IU。那么ADC直接去检测放大后的输出电压AMP_IU即可，

这里用的也是电阻分压，可以求得D25点的电压V，这个电压经过运放，没有放大，直接过来得到了VBUS。

使用了热敏电阻，温度不一样的话，其电阻阻值是不一样的。计算分压后经过热敏电阻后的点电阻值，然后计算放大后的电阻阻值。这些公式均可以在热敏电阻的数据手册上找到。

CN2是xxx和编码器的接线端子。这个电路的特点是同时支持xxx传感器和编码器。这个作用在PMSM永磁电机的FOC会用到。 那么现在我们只用到了xxx传感器HALL的W和V和U。同时也支持5v和11v的选择。

直流无刷电机实验总结 第6篇

左侧的TLP2355(TPL)是一个光耦模块，主要起到隔离效果，保护IO口。

半桥芯片的SD高电平，就会使得输出信号一直是低电平；从而能够推导出右边的半桥输出真值表。

通过右下角的MOS管的手册表格，关注室温下的开关情况，可以发现GS之间电压>7V，MOS管完全导通。在驱动电路中，判断上桥臂开断情况。当HO导通时，HO=VB，则G处获得了VCC11的11V电压，开通；开通后S处获得了POWER，也就是24V电压，会通过下面的电路连接来到C!!这个电容给他充电，连回到VB，而VB=HO=G处电势，则始终保证GS之间有11V的电势差，保持MOS管的导通。