无感无刷直流电机之
电调设计全攻略
无感无刷直流电机之电调设计全攻略
V0.01
前
言
..............................................................................................................................................1
1.
无刷直流电机基础知识..............................................................................................................2
1.1
三个基本定则....................................................................................................................2
1.
左手定则......................................................................................................................2
2.
右手定则（安培定则一）..........................................................................................3
3.
右手螺旋定则（安培定则二）..................................................................................3
1.2
内½子无刷直流电机的工½原理....................................................................................3
1.
磁回路分析法.............................................................................................................4
2.
三相二极内½子电机结构..........................................................................................5
3.
三相多绕组多极内½子电机的结构
..........................................................................7
1.3
外½子无刷直流电机的工½原理.....................................................................................8
1.
一般外½子无刷直流电机的结构..............................................................................8
2.
新西达
2212
外½子电机的结构................................................................................8
1.4
无刷直流电机½矩的理论分析......................................................................................14
1.
传统的无刷电机绕组结构........................................................................................14
2.
½子磁场的分布情况................................................................................................15
3.
½子的受力分析........................................................................................................16
4.
一种近似分析模型....................................................................................................18
1.5
换相与调速......................................................................................................................19
1.
换相基本原理............................................................................................................19
2.
新西达
2212
电机的换相分析..................................................................................24
3.
调速............................................................................................................................28
2.
无感无刷电调的驱动电路设计................................................................................................30
2.1
电池电压监测电路..........................................................................................................30
2.2
换相控制电路..................................................................................................................30
1.
六臂全桥驱动电路原理............................................................................................31
2.
功率场效应管的选择................................................................................................33
2.3
电流检测电路..................................................................................................................45
2.4
反电势过零检测电路......................................................................................................49
2.5
制½½自己的电调线路板..............................................................................................50
3.
无感无刷电调的½件设计........................................................................................................52
3.1
电流检测..........................................................................................................................52
3.2
定时器延时与PWM信号
................................................................................................53
1.
定时器初始化............................................................................................................54
2.
定时器T0 的溢出中断服务程序
..............................................................................54
3.
利用T0 延时（毫秒极）
..........................................................................................54
4.
利用T0 延时（微秒极）
..........................................................................................55
5. PWM信号的产生 .....................................................................................................55
3.3
过零事件检测与电机换相..............................................................................................56
1. BLMC.h中定义的宏 ................................................................................................56
2.
过零检测与换相代码分析.......................................................................................59
½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½
By: timegate
墨鸢 技术交流
QQ:1181733110 email:moyuan2000@163.com
第
ii
页
无感无刷直流电机之电调设计全攻略
V0.01
3.4
启动算法..........................................................................................................................63
1.
½数Anwerfen启动流程分析....................................................................................63
2.
启动算法机理探究....................................................................................................65
3.5
上电时的MOSFET自检
..................................................................................................68
1.
½数Delay和DelayM
.................................................................................................68
2.
½数MotorTon自检流程分析....................................................................................68
3.6
让½的电机演奏音乐......................................................................................................70
3.7
通信模块..........................................................................................................................72
1. PPM解码.....................................................................................................................72
2. TWI总线通信 .............................................................................................................74
3.
串口通信....................................................................................................................74
4.
指令的收入½数SollwertErmittlung
.........................................................................75
4.
德½MicroKopter项目BL-Ctrl电调程序主程序代码流程分析（V0.41 版本）....................77
5.1
全局变量列表..................................................................................................................78
5.2 main主½数流程分析.......................................................................................................80
1.
进入while(1)前的准备工½
......................................................................................80
2. while(1)主循环内容分析 ...........................................................................................81
5.
高级话题
...................................................................................................................................86
5.1
电机的控制模型..............................................................................................................86
5.2
四½上的校正策略..........................................................................................................87
附½一
............................................................................................................................................88
附½二
............................................................................................................................................89
附½三
............................................................................................................................................93
附½四
............................................................................................................................................94
½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½
By: timegate
墨鸢 技术交流
QQ:1181733110 email:moyuan2000@163.com
第
iii
页
无感无刷直流电机之电调设计全攻略
V0.01
前
言
关注开源四½项目也有近一年了，
前期½以½水为主，
业½时间主要是在啃那些控制和
导航的理论书籍。最近开始动手做了，打算先从电调开始，发现真要做起来问题还真是一大
堆。
所幸有论坛这么½一个交流平台，
很多问题其实前人½已经碰到过了，
参考前人的经验，
让我少走了很多弯路。在此要感谢论坛各½前辈大侠和阿莫的
ourdev。:-)
前人种树、后人乘凉，既然受惠于前人，怎½意思独享，½然也应该帮助一下新入门的
开发者。
由于四½分论坛的帖子数量已经很多了，
光搜一下无刷电机和电调也有近百来篇帖
子，
次序和深浅程度不一，
想要看完并完全理解这些帖子对新人来说不啻是一个艰巨的任务。
而且很多帖子的发帖时间½比较久远了，
回帖提问也未必½得到原½者的回答。
我写这篇文
档的目的，就在于做一个整理和汇编，把很多零散的、前人已解答过的问题分门别类整理出
来，并添加一些自己制½电调时的经验和总结。
在参考一些关于无刷电机驱动的书籍和帖子的时候，
发现高手或是大师½像½比较惜字
如金，
一些问题往往点到为止或者一笔带过，
有些看似简单的问题会让像我这样的电调
DIYer
困惑很久。所以在本文行文时，笔者力图把问题以大½话的½式说明½，如果各½有觉得哪
里看得不明不½的，可以回帖提出（时限一个月，呵呵）
，我会修改文档以试图将问题讲清
楚。如果有些问题我无法回答，我会老老实实跟½说我也没搞清楚，还要请高手来解惑啊。
如果发现我哪些内容讲错了，也请不吝指正。
最后还将附上德½
MK
项目电调代码（V0.41 版本）的全代码分析，这件事可½以前没
人做过吧，我就来揭晓一下答案½了^
^。同时我也参照他的程序，自己写了一个可供 mega8
和
mega32
½用的电调驱动程序，将一些结构½了优化，所有变量名½从德语改成了英语，
添加了比较完备的中文注释，通讯规约也做了一些整理和改动，并附带上½机调试程序。也
希望大家½多多把自己的一些心得½会和经验拿出来，
建立½一个基础的知识平台后，
可以
让后来的开发者少走很多初期摸索的弯路，
而专心于攻克我们未½解决的难点。
衷心希望后
来的开发者½站在我们的肩膀上，走得比我们更远。
timegate
墨鸢
2010
年
7
月
½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½
By: timegate
墨鸢 技术交流
QQ:1181733110 email:moyuan2000@163.com
第
1
页
无感无刷直流电机之电调设计全攻略
V0.01
1.
无刷直流电机基础知识
关于无刷直流电机的驱动的基本原理，
很多教材和文档½已经讲得很清楚了，
特别是坛
上½友提供的：
《无刷直流（BLDC）电机基础》
（MicroChip 公司，编号
AN885）
《Brushless
、
DC Motors Made Easy》
（Freescale 公司，编号
PZ104）和 Atmel
公司的编号为：AVR194、
AVR491、AVR492
的几篇文档，½写得很不错，深入浅出，很适合入门的初学者学习。稍
后我会给出它们的下½½链接（见附½一）
。
不过一上来就让读者自己去看文档，貌似不太厚道，那我这里还是辛苦一下，把各篇文
档的精华部分½取出来，重新组织一下，给大家一个关于无刷电机的比较概要的认识。
1.1
三个基本定则
首先要搞清楚一件基本的事情：我们只是来搞电调的，而不是去设计电机的。所以不要
被一些无刷电机教材一上来那些林林总总的关于什么磁路、磁导率、气隙饱和、去磁曲线等
基础知识给吓倒，
那些东西是给设计电机的人看的，
对我们这种仅仅以弄出一个电调为目标
的人来讲，
意义不大
（不过½如果打算以此为职业的话，
这些东西还是建议深入学习一下的）
。
对于入门开发者来说，
只需要记牢三个基本定则：
左手定则，
右手定则，
右手螺旋定则。
1.
左手定则
½于磁场中的½½流导½，会受到力的½用，力的
方向可按左手定则确定，如右图所示：伸开左手，½
大拇指和其½四指垂直，把手心面向
N
极，四指顺
着电流的方向，
那么大拇指所指方向就是½½流导½在
磁场中的受力方向。
力的大小为：
F
=
BIL
sin
θ
其中：B 为磁感应强度（单½
T）
为电流大小（单
，I
½
A）
L
为导½有效长度（单½
m）
F
为力的大
，
，
图
1-1
左手定则
½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½½
By: timegate
墨鸢 技术交流
QQ:1181733110 email:moyuan2000@163.com
第
2
页
京公网安备 11010802033920号
Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
评论