关于电机驱动和控制技术详解
用温度控制电机转速_不用单片机
【视频教程】看online不用单片机怎么用温度控制电机转速_不用单片机？
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5335.html
电机控制——FOC与SVPWM
很久没有和大家分享新知识了。我现在在长沙一家搞汽控的公司实习，岗位是嵌入式软件。因为公司需要我掌握FOC的知识，所以下班后我都会花一些时间学习。以下是我学习FOC的笔记与理解，和大家分享。
下图是学习FOC需要的基本知识。
有了这些基本知识后，我们来看一下有刷电机与无刷电机。有刷电机想必大家都玩过，就是我们小时候玩的四驱赛车上的那种电机，通上电就可以转的那种。而无刷电机就不一样了，不知道大家有没有玩过飞控，那上面用的电机就是无刷电机。下面放两张图片让大家对有刷与无刷电机有一个大概的认识（上面是有刷，下面是无刷）
图1 有刷电机
图2 无刷电机有刷电机的原理我就不多说了，因为这篇文章主要讲无刷电机的FOC。直流电机基本模型，根据磁极异性相吸同性相斥的原理以及右手螺旋定则，中间永磁体在两侧电磁铁的作用下会被施加一个力矩并发生旋转，这就是电机驱动的基本原理：
图3了解了电机驱动的原理后，我们来看一下简易版的无刷电机，三相二极内转子电机（内部原理如图，其中ABC为三相）……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-4237.html
变频器控制电机运行的两种方式
当变频器主电路接好电源线之后，要控制电动机的运行，还需要给有关端子接上外围接控制电路，并且将变频器的启动方式参数设为外部操作模式。
变频器控制电动机运转，常见的有两种方式，分别是开关控制方式和继电器控制方式：
一、开关控制的正转控制电路
开关控制的转控制电路如下图所示，它是依靠手动操作变频器STF端子外接开关SA，来对电动机进行正转控制。
开关控制方式
电路工作原理说明如下:
1、启动准备：按下按钮SB2，接触器KM线圈得电，KM常开辅助触点和主触点均闭合，常开辅助触点闭合锁定KM线圈得电自锁，KM主触点闭合为变频器接通主电源。
2、正转控制：按下变频器STF端子外接开关SA，STF、SD端子接通，相当于STF端子输、输入正转控制信号，变频器U、V、W端子输出正转电源电压，驱动电动机正向运转。调节端子外 电位器R，变频器输出电源频率会发生改变，电动机转速也随之变化。
3、变频器异常保护：若变频器运行期间出现异常或故障，变频器B、C端子间内部等效的常闭开关断开，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，切断变频器输入电源，对变频器进行保护。
4、停转控制：在变频器正常工作时，将开关SA断开，STF、 SD端子断开，变频器停止输出电源，电动机停转……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-4294.html
变频器控制电机运行的两种方式
当变频器主电路接好电源线之后，要控制电动机的运行，还需要给有关端子接上外围接控制电路，并且将变频器的启动方式参数设为外部操作模式。
变频器控制电动机运转，常见的有两种方式，分别是开关控制方式和继电器控制方式：
一、开关控制的正转控制电路
开关控制的转控制电路如下图所示，它是依靠手动操作变频器STF端子外接开关SA，来对电动机进行正转控制。
开关控制方式
电路工作原理说明如下:
1、启动准备：按下按钮SB2，接触器KM线圈得电，KM常开辅助触点和主触点均闭合，常开辅助触点闭合锁定KM线圈得电自锁，KM主触点闭合为变频器接通主电源。
2、正转控制：按下变频器STF端子外接开关SA，STF、SD端子接通，相当于STF端子输、输入正转控制信号，变频器U、V、W端子输出正转电源电压，驱动电动机正向运转。调节端子外 电位器R，变频器输出电源频率会发生改变，电动机转速也随之变化。
3、变频器异常保护：若变频器运行期间出现异常或故障，变频器B、C端子间内部等效的常闭开关断开，接触器KM线圈失电，KM主触点断开，切断变频器输入电源，对变频器进行保护。
4、停转控制：在变频器正常工作时，将开关SA断开，STF、 SD端子断开，变频器停止输出电源，电动机停转……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-4294.html
电机控制的前世今生
一、电机的基本描述
电机：俗称“马达”，依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。包括：电动机和发电机。电动机在电路中是用字母M表示，它的主要作用是产生驱动转矩；作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。
电机控制：对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。
二、电机分类
1.直流有刷电机
直流有刷电机(Brushed DC，简称BDC)，由于其结构简单，操控方便，成本低廉，具有良好的扁动和调速性能等优势，被广泛应用于各种动力器件中，小到玩具，按钮调节式汽车座椅，大到印刷机械等生产机械中都能看到它的身影。
直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。
2.步进电机
步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；更通俗一点讲：当步进驱动器接收到个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉事的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的；.同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
3.伺服电机
伺狠电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号(或者脉冲数)“转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。伺服电机系统见下图。一般地，、要求转矩能通过控制器输出的电流进行控制；电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流有刷电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
4.无刷直流电机
无刷直流电机【BLDCM】是在有刷直流电机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流。一般地，无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波(方波)，另一种是正弦一般的，把方波驱动的叫做直流无刷电机(BLDC)；把正弦波驱动的叫做永磁同步申机(PMSM)，这个实际上就是伺服电机。
直流无刷电机与伺服电机有类似的优缺点。BLDC电机比PMSM电机造价便宜一些，驱动控制方法简单一些……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-2070.html
案例分析：主流步进电机闲时半流控制方案
步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，在医疗仪器设备、计算机外设及存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域中经常能看到它的身影。国内外各芯片厂商也纷纷抢占这一市场，出现了越来越多驱动芯片供应用工程师选择，工程师根据厂家提供的规格书可以很轻松得设计出符合自己所需的应用驱动。
目前市场主流的驱动芯片（如下图所示是其中一款驱动芯片）只需要几个IO口就可以使用它对电机实现精准控制。
在满足21脚nENBL输入低电平，此时22脚STEP输出PWM，电机就可以运转，我们使用时会碰到一个问题，当nENBL被使能后，无论STEP是否有输出，系统都是满电流输出，因为一旦nENBL输入低电平，内部H桥输出使能。我们希望STEP有脉冲输出时（电机运行），电流输出正常，而当STEP没有脉冲输出时（电机暂停运行），电流可以大幅减小。有人想到电机停转时把nENBL拉高，这是不行的，nENBL拉高，虽然电流为0，但是此时电机将变为失锁状态，失去扭力。
我们再看12、13脚VREF，这两个引脚通常都是通过一个可调电位器接到电源上。VREF上分得的电压大小决定驱动器提供给负载电流的大小，而负载电流越大电机输出的扭力也就越大。回到我们的需求就可以把问题转换成当STEP有脉冲输出时，VREF分得的电压较大，提供满足负载正常运行的输出电流，而当STEP无脉冲输出时，VREF分得的电压较小，只需提供可以保证锁住电机的较小的电流（通常为电机正常工作时的一半），这样不仅可以有效降低电机闲时功耗，还可以减少电机和驱动器的热量，增加使用寿命。
下面介绍一个主流方案，需要用到一个逻辑芯片——74HC123。74HC123是双路可重复触发的单稳态触发器，它输出的脉冲宽度取决于定时电阻R和定时电容C，脉宽宽度WP=R*C。先看一下真值表：
我们需要将STEP脚接到74HC123的一个输入端，在STEP脚有脉冲输入和无脉冲输入的情况下，74HC123的一个输出端分别输出高电平和低电平。蓝色框选的状态就是对应nB输入低电平，nQ输出低电平；红色框选的状态对应nB输入方波信号并检测到上升沿，nQ输出一个高电平脉冲信号，有人会有疑问：不是希望nQ输出高电平吗？之前提过这个脉冲信号的脉宽和R、C有关，我们只需给R、C取适当的值，使脉宽WP大于步进电机最慢转速下对应的PWM的周期，就会使nQ保持高电平，因为当检测到nB的上升沿后，nQ输出高电平脉冲且脉宽较长，高电平一直维持到下一个周期上升沿又被检测，所以nQ会保持高电平不变。根据这些条件绘制了如下原理图……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3455.html
永磁同步电机控制方式及驱动技巧
永磁同步电机在工业上用的相对较多。
永磁交流伺服电机系统具有以下等优点：
电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；定子绕组散热快；惯量小，易提高系统的快速性；适应于高速大力矩工作状态；相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。1.交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。
目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心（现在用32位单片机使用PID算法也是可以）。其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
图1伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。如图2所示功率板（驱动板）是强电部，分其中包括两个单元，一是功率驱动单元IPM用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。
控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
图23.功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
逆变部分（DC-AC）采用采用的功率器件集驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM)，主要拓扑结构是采用了三相桥式电路原理图见图3，利用了脉宽调制技术即PWM(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-2179.html
双H桥直流电机驱动板原来如此简单
L298N模块
L298N，是一款接受高电压的电机驱动器，直流电机和步进电机都可以驱动。在5V到35V的电压范围内，提供2安培的电流，并且具有过热自断和反馈检测功能。
L298N可对电机进行直接控制，通过主控芯片的I/O输出电平对电机的转动进行设定，进而可以实现电机正转反转驱动，操作简单、稳定性好，可以满足直流电机的大电流驱动条件。
L298N模块实物图
板子上的续流二极管可防止电机线圈在断电时的反向电动势损坏芯片；L298N工作过程中比较热，所以安装散热片可以使芯片温度保持一个稳定状态，让驱动性能更加稳定；本模块集成了一个电源稳压芯片78M05。当你的驱动电压为7V~35V的时候，即上图 ①处输入7V~35V的时候，短接②可以使能板载的5V逻辑供电，即将①处输入电压引入到78M05芯片的1脚处，此时③处可输出+5V，输出的+5V可以引出供外部使用；当短接②时，③处不可再输入+5V；当②处断开（未用跳线帽短接）时，可由③处输入+5V电压提供板载+5V电压。
4. 当ENA 使能，IN1 IN2 控制 OUT1 OUT2 ； 当ENB 使能，IN3 IN4 控制 OUT3 OUT4 。
模块原理图
L298N模块原理图
L298N芯片
L298N芯片引脚图
L298N的4脚：电机电源Vs，由L298N模块的①处电压提供；
L298N的9脚：逻辑电源Vss，由L298N模块的③处电压提供；
L298N的电气特性我们主要关心以下几个参数……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-1203.html
电机驱动电路设计与仿真
01. 选择控制对象
电机在生活中的应用非常广泛，将电能转换成各种场合特定的机械能，以满足日常工业生产及生活。其中常用的直流电机，因为良好的调速性能在电力拖动中得到了很好的应用。结合Multisim仿真软件，设计电路对象选择永磁直流电机。
02. 选择传感器对像
传感器用来检测电机的速度，这里选择ITR9606 光电传感器，即对射式的槽型光耦。选择这种传感器的原因是价格便宜，原理简单，虽然不能非常精确的检测电机的转速，但是在一定程度上能够满足大部分场合的需要，而被人们广泛应用。
这种槽型的光耦在用来检测电机速度的时候，还需要在电机的轴上加上一个圆盘，圆盘跟随着电机轴一起转动。在圆盘上一般会有凹槽或者圆孔，如果光耦输出的信号被当住，那么在传感器的输出端会输出低电平，如果输出的光信号能从孔中穿过而被正常接收，那么输出就是高电平。
现在市场上应用比较多的一般是将编码器和电机外壳做在一起了，这样做，精度和安全性以及使用寿命肯定比都分离开的要好。考虑到原理一样，都是通过编码器测量输出的高低电平来计算出电机的转速，为了便于后续的仿真，所以这里选择价格便宜的独立的器件进行分析和设计……
链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-1270.html
意犹未尽，查看更多精彩文章→→https://www.dianyuan.com/eestar/
更多精彩内容→→
多文多角度深入剖析PFC那些重要的事身为电源工程师，LDO必须学精学透想快速入门电池管理，读懂这八篇文章足矣学了那么多年的单片机，你真的学会了吗？
支付宝扫一扫
微信扫一扫
