timegate 墨鸢大佬写的《无感无刷直流电机之电调设计全攻略》，主要讲了关于无刷直流电机的驱动的基本原理，以及无感控制的知识要点，并且附上了德国 MK 项目电调代码（V0.41 版本）的全代码分析。 ### 无感无刷直流电机之电调设计全攻略 #### 一、前言 本文旨在深入探讨无感无刷直流电机（BLDC）及其电子调速器（ESC）的设计与实现方法。随着技术的进步，无感控制已成为现代BLDC应用中的关键技术之一，尤其是在无人机、电动汽车、工业自动化等领域。本文将围绕无刷直流电机的基础知识、工作原理、无感控制策略、反电动势检测及过零检测等核心内容展开讨论，并通过具体实例来加深理解。 #### 二、无刷直流电机基础知识 ##### 2.1 三个基本定则 在深入了解无刷直流电机之前，我们先回顾一下电磁学中的三个基本定则：左手定则、右手定则（安培定则一）和右手螺旋定则（安培定则二）。 - **左手定则**：用于判断载流导体在磁场中受到的作用力方向。伸出左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。 - **右手定则（安培定则一）**：用于判断直导线周围产生的磁场方向。将右手伸平，大拇指与其余四指垂直，且处于同一个平面内；让磁感线垂直穿入掌心，四指指向电流的方向，则拇指指向为磁场的N极方向。 - **右手螺旋定则（安培定则二）**：用于判断载流螺线管或环形电流产生的磁场方向。将右手握成拳状，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管内部或环形电流中心，则大拇指的方向即为磁场的N极方向。 ##### 2.2 内转子无刷直流电机的工作原理 内转子无刷直流电机是指其转子位于电机内部的一种类型，通常采用磁回路分析法进行研究。 - **磁回路分析法**：通过对电机内部磁通路径的分析，可以更好地理解电机的工作原理。磁回路由磁性材料构成，当电流通过绕组时会产生磁场，进而与永磁体相互作用产生转矩。 - **三相二极内转子电机结构**：这种类型的电机具有简单的结构特点，包括两个磁极的转子和定子上的三相绕组。通过改变绕组中电流的流向，可以实现电机的正反转。 - **三相多绕组多极内转子电机的结构**：这类电机的特点在于拥有多个绕组和多个磁极，从而提高了电机的效率和性能。其内部结构更为复杂，但能够提供更平稳的运行效果。 ##### 2.3 外转子无刷直流电机的工作原理 外转子无刷直流电机则是指其转子位于电机外部的一种类型，常见的结构如下： - **一般外转子无刷直流电机的结构**：这类电机通常采用外部转子和内部定子的结构形式，其特点是转子位于电机外壳之外，定子位于电机内部。 - **新西达2212外转子电机的结构**：作为一款典型的外转子电机，新西达2212采用了特殊的结构设计，以提高其动力输出和效率。该电机具有较高的转速范围和扭矩输出能力。 #### 三、无刷直流电机转矩的理论分析 无刷直流电机的转矩是衡量其性能的重要指标之一。了解电机转矩的产生机制对于优化电机设计至关重要。 - **传统的无刷电机绕组结构**：传统的无刷直流电机通常采用Y型连接方式的三相绕组。这种连接方式使得电机在运行过程中能够产生连续的转矩。 - **转子磁场的分布情况**：转子磁场的分布对电机的性能有着直接影响。合理的磁场分布可以使电机在运行过程中产生较大的转矩，并减少损耗。 - **转子的受力分析**：通过分析转子在不同状态下受到的力，可以更好地理解电机的工作原理。这些力包括电磁力、机械力等，它们共同作用于转子上，使其产生旋转运动。 - **一种近似分析模型**：为了简化计算过程，通常会采用一些近似模型来分析电机的工作状态。这些模型可以帮助工程师快速估算电机的关键参数，并指导电机的设计与优化。 #### 四、无感控制策略 无感控制是针对无刷直流电机的一种先进控制方法，其核心在于无需使用位置传感器即可实现对电机的有效控制。 - **六步方波控制**：这是一种常用的无感控制策略，通过六个步骤循环改变电机绕组中的电流方向，使电机产生连续的转矩。这种方法简单有效，适用于多种应用场景。 - **反电动势过零检测**：在无感控制中，准确地检测到反电动势（Back EMF）的过零点是关键。这可以通过比较电机绕组电压与参考电压来实现，从而确定电机的位置和速度。 - **代码实现**：为了帮助读者更好地理解和实践无感控制策略，本文还提供了德国MK项目的电调代码（V0.41版本）的全代码分析。这些代码详细展示了如何实现上述控制策略，并提供了实用的编程技巧。 无感无刷直流电机的电调设计涉及多个方面的知识和技术，从基础理论到实际应用都有着广泛的研究价值和发展空间。通过本文的介绍，希望能够为读者提供一个全面的理解框架，并激发更多深入探索的兴趣。

内容概要：本文详细介绍了无刷直流电机（BLDC）的MATLAB仿真技术，涵盖了其基本工作原理、建模方法及其在实际应用中的关键技术。首先，文章解释了BLDC的工作原理，强调了其通过电子换相和控制电路实现转矩和速度控制的特点。接着，分别讨论了有感和无感两种仿真的具体实施步骤，前者通过传感器采集数据并模拟实际运行情况，后者则侧重于性能分析和优化。此外，还深入研究了霍尔换相建模和反电动势过零检测建模，这两部分对于提升电机性能至关重要。最后，通过对比两种仿真模型的应用效果，展示了如何利用MATLAB仿真技术优化电机设计，提高运行效率和稳定性。 适合人群：从事电机设计、控制工程及相关领域的研究人员和技术人员。 使用场景及目标：适用于需要理解和优化无刷直流电机性能的专业人士，旨在帮助他们掌握MATLAB仿真技术，从而改进电机的设计和控制策略。 其他说明：文中提供了详细的理论背景和技术细节，使读者不仅能够了解仿真流程，还能深入理解背后的物理机制和控制算法。

### 交流电过零检测知识点解析 #### 一、交流电过零检测概述 交流电过零检测技术在电力电子领域具有重要的应用价值，尤其是在电力设备的开发与维护过程中。通过对交流电波形进行监测，可以准确捕捉到电压或电流通过零点的时刻，这对于实现精确的相位控制、降低电磁干扰、提高系统的稳定性和效率等方面都有着重要作用。 #### 二、过零检测的意义 1. **相位控制**：在一些应用场景中，如调光器、加热控制器等，需要对交流电的相位进行精确控制，过零检测技术能够确保触发信号始终在正弦波的特定位置发出，从而实现平滑且精确的相位控制。 2. **降低电磁干扰(EMI)**：通过同步电路操作与交流电源的过零点，可以显著减少开关器件产生的电磁干扰，这对于提高整个系统的可靠性至关重要。 3. **提高系统效率**：在电力转换过程中，利用过零检测技术可以优化功率因数校正(PFC)电路的工作状态，进而提高整体转换效率。 #### 三、过零检测方法 过零检测可以通过多种方式实现，常见的方法包括： - **电压比较法**：使用电压比较器来监测交流电压信号的变化，当信号跨过零点时，比较器的输出会发生变化。 - **整流法**：将交流信号经过整流处理后，再通过阈值检测来确定过零点的位置。 - **数字信号处理**：利用微处理器或DSP等数字信号处理单元，结合软件算法来实现过零检测功能。 #### 四、示例电路分析 根据提供的部分内容来看，这里展示了一个具体的交流电过零检测电路实例。以下是对该电路的关键组件及其功能的分析： - **TL431**: 这是一款可调节的精密并联稳压器，常用于电压基准或稳压电路。 - **LNK306**: 是一款集成式离线开关电源控制器，适用于各种交流输入的应用场合。 - **1N4007**: 这是一款常用的硅整流二极管，用于交流电的整流处理。 - **LM358**: 双运算放大器，可用于构成电压比较器，实现过零检测的功能。 - **TPS60400**: 高效升压转换器芯片，用于提供稳定的直流电源。 #### 五、电路工作原理 1. **交流输入处理**：通过整流二极管(1N4007)对交流输入进行半波或全波整流处理。 2. **电压比较**：使用LM358中的一个运放作为电压比较器，通过设置适当的参考电压，可以在交流电通过零点时触发输出信号的变化。 3. **稳压及电源供给**：电路中还包括了稳压组件(TL431)和电源管理芯片(TPS60400)，确保整个电路能够稳定可靠地工作。 #### 六、总结 交流电过零检测是电力电子领域的一项关键技术，其不仅可以用于实现精确的相位控制，还能有效降低电磁干扰，提高系统的整体性能。通过对上述知识点的学习，我们可以更好地理解过零检测技术的重要性，并能够在实际应用中灵活运用这些技术。在未来的发展中，随着电力电子技术的进步，过零检测技术也将得到进一步的完善和发展。

无位置传感器无刷直流电机在高速段时反电势信号过大， 容易造成检测电路无法正常工作甚至损坏， 而在较低速段时， 反电势信号又难以有效检测

无霍尔无刷电机的驱动程序，采用过零检测换相。

过零检测电路是一个常见的应用，其中运算放大器用作比较器。它常被用来追踪正弦波形的变化，比如从正到负或从负到正的过零点电压的情况。它同样被可被用作方波生成器。过零检测电路还有许多应用，比如标志信号发生器，相位计和频率计等。过零检测电路可以用很多方法来设计，比如使用晶体管，使用运算放大器或是光耦 IC 等。该文中我们将使用运算放大器来打造一个过零检测电路，正如上面所说，此处的运算放大器用作比较器。　　过零检测电路的理想波形如下　　从上图中可以看出当正弦波形过零时，运算放大器会从正转负或是从负转正。这就是过零检测器如何检测波形过零的。如你所见，输出波形为一个方波，所以过零检测器也被成为方波生成电路。

详细的过零检测，用于检测交流电的过零点。根据过零点的位置，可以控制可控 硅，调节电压来调电机转速，调灯光，空调上也常用，但是电机功率 较大的话，电磁噪音也较大。当交流电为 50Hz，从交流电上采集到 的过零信号为 100Hz（一周过两次零）。 可以做程序中的一个时种，节省一个定时器，但时钟最小单位 较大。50Hz 时为 10MS、60Hz 时为 8.33MS.

这是一个用51单片机通过过零检测来调整可控硅的导通角从而实现调光调压，其中过零电路用一个p620光耦，220v这端的电阻是40k，这

通过可控硅调节白炽灯亮度， 加入的有过零检测， 程序可以用 51单片机程序，C语言程序，容易看懂

行业资料-电子功用-一种功率开关芯片中电感电流的过零检测电路