PWM控制電機的案例
淺析PWM控制電機轉速的原理
經常使用的直流電機原理就是電生磁：通電導線會產生磁場。
也就是電磁感應 旋轉磁場帶動轉子轉動。
電動機是由定子和轉子組成，一個產生旋轉磁場，一個為磁極，電機的轉子(軸承)就轉起來了。
這便實現了電能->磁能->機械能的轉換。
下面這個圖可以更直觀的理解：
PWM原理
關于PWM的原理請參照這篇文章：PWM原理及其應用。
通過上文大概知道，通過PWM控制電機速度，實際上是控制供電電流的大小來實現。
通電導線在磁場中受到的力稱為安培力，而安培力的公式：F=BIL。
其中，F是受力大小，I是電流大小，L是導線長度。在其他條件不變的情況下，控制其通過的電流即控制安培力的大小。
電機的電阻R 是基本不變的，那么電流 I = U/R，F= BLU/R。
在R B L不變的情況，控制安培力的大小，本質就是修改供電電壓的大小。
我們也就知道，控制電機轉速的本質就是給電機供不同的供電電壓，電壓越大，電機轉速越快。
而PWM的本質就是脈寬調制，通過輸出不同的占空比，從而將直流電壓轉換成不同電壓值的模擬信號。
展開 【技術貼】基于AVL EXCITE M軟件的PWM逆變器對電機噪聲影響分析
圖17 電機殼體表面關注點振動結果
圖18 電機殼體表面節點振動Campbel圖
圖19為不加SVPWM控制與加SVPWM控制的對比，右圖很直觀的看出在高頻區域帶有PWM控制的振動速度幅值明顯比沒帶的大。
圖19 殼體表面振動速度對比
圖20 不包含PWM控制關注點振動Campbel圖
通過對于兩者表面振動分布云圖也可直觀看出，電機在考慮SVPWM控制下，其對應的幅值在局部區域也明顯較大。
a.不包涵PWM控制 b.包涵PWM控制
圖19 殼體表面振動云圖
04
小結
基于AVL EXCITE M可進行詳細的電機動力學仿真，在考慮電機扭矩轉速控制的基礎上同時兼顧PWM影響。支持用戶進行相應的PWM控制策略的影響研究。本文中簡要介紹了如何在AVL EXCITE M中進行SVPWM控制下的噪聲分析，后續在用戶大會中將有詳細不同SVPWM、DPWM控制方式對于電機噪聲分析的影響研究報告。
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圖19 殼體表面振動速度對比
圖20 不包含PWM控制關注點振動Campbel圖
通過對于兩者表面振動分布云圖也可直觀看出，電機在考慮SVPWM控制下，其對應的幅值在局部區域也明顯較大。
a.不包涵PWM控制 b.包涵PWM控制
圖19 殼體表面振動云圖
04
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展開 PWM控制原理和檢修
PWM對電機轉速的控制
占空比可以實現對電機轉速的調節，我們知道，占空比是高電平在一個周期之中的比值，高電平的所占的比值越大，占空比就越大，對于直流電機來講，電機輸出端引腳是高電平電機就可以轉動，當輸出端高電平時，電機會轉動，但是是一點一點的提速，在高電平突然轉向低電平時，電機由于電感有防止電流突變的作用是不會停止的，會保持這原有的轉速。
以此往復，電機的轉速就是周期內輸出的平均電壓值，所以實質上我們調速是將電機處于一種，似停非停，似全速轉動又非全速轉動的狀態，那么在一個周期的平均速度就是我們占空比調出來的速度了，在電機控制中，電壓越大，電機轉速越快，而通過PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機達到不同的輸出轉速。
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PWM控制原理和檢修
PWM對電機轉速的控制
占空比可以實現對電機轉速的調節，我們知道，占空比是高電平在一個周期之中的比值，高電平的所占的比值越大，占空比就越大，對于直流電機來講，電機輸出端引腳是高電平電機就可以轉動，當輸出端高電平時，電機會轉動，但是是一點一點的提速，在高電平突然轉向低電平時，電機由于電感有防止電流突變的作用是不會停止的，會保持這原有的轉速。
以此往復，電機的轉速就是周期內輸出的平均電壓值，所以實質上我們調速是將電機處于一種，似停非停，似全速轉動又非全速轉動的狀態，那么在一個周期的平均速度就是我們占空比調出來的速度了，在電機控制中，電壓越大，電機轉速越快，而通過PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機達到不同的輸出轉速。
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展開 SimDriveline_車輛建模實例_建立PWM電機驅動
SimDriveline_車輛建模實例_建立PWM電機驅動
具有一個PWM (IN／IN) 輸入接口的260mΩ低電阻H橋電機驅動芯片-SS8837T
PWM（Pulse Width Modulation，脈寬調制）接口是一種通過調節信號的脈沖寬度來控制功率傳遞的技術。它被廣泛應用于各種電子設備中，尤其是在控制電動機、調節亮度、音頻輸出、信號處理等方面。
PWM的基本原理是通過改變信號的占空比來調節輸出信號的有效功率。具體來說，PWM信號是一種數字信號，它在一個固定的周期內以某一頻率進行高低電平的切換。這個切換的比例（高電平時間占整個周期的比例）就是所謂的占空比。
工采網代理的SS8837T是一款專為有刷直流電機開發H橋驅動器,同時可兼顧步進電機的驅動需求，可驅動一個直流電機或螺線管等，適用于工業自動化設備、一體化步進電機、按摩椅、智能家居等領域。以前方案很多采用TI的DRV8837或其他昂貴型號做直流電機驅動，隨著中美貿易戰以及產品價格平民化普及，很多大廠在做國產化替代設計方案；而國產SS883T可pin to pin兼容替代TI-DRV8837、拓爾微-TMI8230、禾潤-HTD9202、艾為-AW8637、矽塔-SA8310。
此器件能夠驅動一個直流電機或諸如螺線管的器件。其導通電阻：高側+低側(HS + LS) 260mΩ。輸出由N溝道功率MOSFET組成的H橋電路，以驅動電機繞組。內部電荷泵生成所需的柵極驅動電壓。
SS8837T提供了一體化的電機驅動器解決方案，能夠驅動直流電機或螺線管等設備，輸出電流達到1.8A,適用于0至12V之間的電機電源電壓，及1.8V至12V范圍內的器件電源電壓;此外，還增加了欠壓鎖定、過流保護、短路保護和過熱保護的內部關斷功能，以確保設備的安全運行。
展開 097-壓電型先導閥數學模型及PWM控制仿真研究
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步進電機的控制系統設計 步進電機的開環控制解析
步進電機控制技術及發展概況
作為一種控制用的特種電機，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源步進電機驅動器。在微電子技術，特別計算機技術發展以前，控制器脈沖信號發生器完全由硬件實現，控制系統采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發不同的驅動器，開發難度和開發成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。
由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數據控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產生控制脈沖，驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經成為了一種必然的趨勢，也符合數字化的時代趨。
步進電機控制系統的設計
傳統的電流式控制方法是檢測流經繞組的電流，并將反饋信號送到控制芯片，然后由控制芯片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強度。這種控制方法使電機在寬轉速和寬電源電壓范圍內保持理想的轉矩，非常適用于全步進和半步進電機驅動，而且實現起來非常容易。
閉環控制電路將電流施加到繞組。反電動勢（BEMF）會降低繞組電壓，延長電流達到理想值的時間，因此，反電動勢限制電機轉速。雖然系統無需知道反電動勢值，但是，不重視且不修正這個數值將會導致系統性能降低。
因為電源電壓變化導致峰值電流有時波動幅度很大，所以，直到現在，工程師還是盡量避免使用電壓式控制方法。工程師們還想避免反電動勢隨著電機轉速增加而升高的問題。
在這種情況下，業內出現了能夠補償反電動勢的智能電壓式控制系統。
展開 非常全面的電機控制總結！
一、BLDC電機控制算法
無刷電機屬于自換流型（自我方向轉換），因此控制起來更加復雜。
BLDC電機控制要求了解電機進行整流轉向的轉子位置和機制。對于閉環速度控制，有兩個附加要求，即對于轉子速度/或電機電流以及PWM信號進行測量，以控制電機速度功率。
BLDC電機可以根據應用要求采用邊排列或中心排列PWM信號。大多數應用僅要求速度變化操作，將采用6個獨立的邊排列PWM信號。這就提供了最高的分辨率。如果應用要求服務器定位、能耗制動或動力倒轉，推薦使用補充的中心排列PWM信號。
為了感應轉子位置，BLDC電機采用霍爾效應傳感器來提供絕對定位感應。這就導致了更多線的使用和更高的成本。無傳感器BLDC控制省去了對于霍爾傳感器的需要，而是采用電機的反電動勢(電動勢)來預測轉子位置。無傳感器控制對于像風扇和泵這樣的低成本變速應用至關重要。在采有BLDC電機時，冰箱和空調壓縮機也需要無傳感器控制。
空載時間的插入和補充
大多數BLDC電機不需要互補的PWM、空載時間插入或空載時間補償。可能會要求這些特性的BLDC應用僅為高性能BLDC伺服電動機、正弦波激勵式BLDC電機、無刷AC、或PC同步電機。
二、控制算法
許多不同的控制算法都被用以提供對于BLDC電機的控制。典型地，將功率晶體管用作線性穩壓器來控制電機電壓。當驅動高功率電機時，這種方法并不實用。高功率電機必須采用PWM控制，并要求一個微控制器來提供起動和控制功能。
展開 永磁同步電機控制系統仿真 附電力電子、電機控制系統的建模和仿真下載
還是以永磁同步電機控制系統的仿真模型來說明。
下圖是常規永磁同步電機控制的實際流程包括以下幾個步驟：
1 . 采樣和保持電機電流值，ADC轉換電機電流值；
2 . 讀取電機速度和位置值（圖中未標出）；
3 . 運行電機控制和SVPWM算法；
4 . 輸出和更新PWM占空比；
其中步驟1的電流采樣和步驟4的更新PWM占空比必須在同一時刻完成的。
PMSM電機控制的流程
因此我們可以知道，如何把電機控制算法看作一個任務，這個任務相對被控對象模型就是異步的。但是這個任務相對于PWM-Timer卻是同步的。
現在，我們已經知道了永磁同步電機控制系統的實際情況，下面我們就來進行建模。
永磁同步電機控制系統仿真參數
確定系統參數如下：
NO.
展開 
這些電機控制算法，有人幫你整理好了！
01 BLDC電機控制算法
無刷電機屬于自換流型(自我方向轉換)，因此控制起來更加復雜。
BLDC電機控制要求了解電機進行整流轉向的轉子位置和機制。對于閉環速度控制，有兩個附加要求，即對于轉子速度/或電機電流以及PWM信號進行測量，以控制電機速度功率。
BLDC電機可以根據應用要求采用邊排列或中心排列PWM信號。大多數應用僅要求速度變化操作，將采用6個獨立的邊排列PWM信號。這就提供了最高的分辨率。如果應用要求服務器定位、能耗制動或動力倒轉，推薦使用補充的中心排列PWM信號。
為了感應轉子位置，BLDC電機采用
霍爾效應傳感器
來提供絕對定位感應。這就導致了更多線的使用和更高的成本。無傳感器BLDC控制省去了對于霍爾傳感器的需要，而是采用電機的反電動勢（電動勢）來預測轉子位置。無傳感器控制對于像風扇和泵這樣的低成本變速應用至關重要。在采有BLDC電機時，冰箱和空調壓縮機也需要無傳感器控制。
空載時間的插入和補充
大多數BLDC電機不需要互補的PWM、空載時間插入或空載時間補償。可能會要求這些特性的BLDC應用僅為高性能BLDC伺服電動機、正弦波激勵式BLDC電機、無刷AC、或PC同步電機。
展開 汽車電機控制方案—單相無刷直流電機
汽車電機控制方案—單相無刷直流電機
1
引言
無刷直流電機轉子采用磁鋼勵磁，定子采用集中繞組，取消了電刷和換向器，具有效率高、結構緊湊、維護需求低的特點，按照其繞組相數可以將其分為單相無刷直流電機和多相無刷直流電機兩大類。
汽車上應用的發動機冷卻水泵、冷卻風機、空調壓縮機電機等功率較高、轉速控制范圍較廣的使用三相無刷直流電機居多。而單相無刷直流電機被廣泛應用于對電機啟動性能不高、轉矩脈動要求不高的小功率散熱水泵、小功率風機中。ZLG推出的單相無刷直流電機方案適用于小功率散熱水泵，可以通過PWM單線雙向控制，適用于12V系統下50W左右的電機。
2
認識單相無刷直流電機
單相無刷直流電機和三相無刷直流電機的結構相似，定子主要由定子鐵芯和電樞繞組所組成，轉子主要由永磁體構成。它們的轉子的永磁體被充成一定的磁極對數，定子鐵芯通常由磁軛和凸極所組成，定子上只有一相電樞繞組，其電樞繞組的具體連接方式如圖1所示。
圖1 單項無刷直流永磁電機的示意圖
單相無刷直流電機的定子上有一相電樞繞組W。
展開 淺析純電動汽車驅動電機控制系統的控制過程
驅動電機控制模塊根據溫度傳感器反饋的信息，再通過 CAN 線反饋給整車控制器整車控制模塊，來控制冷卻風扇的開啟與否、冷卻系統循環的路線，確保電機保持在理想溫度下工作。
驅動電機控制系統工作過程見圖 3。
驅動電機控制器主要功能有：
①驅動時：逆變器將蓄電池提供的直流電逆變為電壓頻率可調的三相交流電，供電動機使用，驅動汽車運行。
②制動時：電動機做發電機運行將動能變為電能產生三相交流電，經逆變器變為直流電反饋回蓄電池，進行再生制動。
③運行速度控制：采用脈寬調制控制改變逆變器輸出的三相交流電的電壓和頻率就可以改變電機的轉速，從而對汽車進行調速。
④運行方向控制：通過改變逆變器中控制模塊的導通順序就可以改變輸出三相交流電的相序，即改變了三相異步電動機定子三相繞組所接交流電的相序，三相異步電動機反轉，從而改變汽車的運行方向。
⑤驅動與制動控制：通過改變逆變器輸出三相交流電的頻率，改變三相異步電動機的轉差頻率的正負，控制三相異步電動機是處于電動機狀態還是發電機狀態，從而控制汽車的驅動和制動。
驅動電機控制系統的所有傳感器將信號反饋給驅動電機控制模塊，控制模塊對采集到的信號進行分析處理后，將電機運行狀況信息通過數據 CAN 線反饋到整車的控制模塊。整車控制模塊根據電機的運行狀況及相關傳感器信號分析處理后發出指令給驅動電機控制模塊，對驅動電機的工作進行實時控制，從而完成驅動電機的各種功能。驅動電機控制模塊和汽車其它系統控制模塊一樣，含有故障診斷功能，當電機工作出現異常時，電機控制模塊會將故障代碼信息發送給整車控制模塊進行存儲。
參考文獻：
[1]何憶斌.新能源汽車驅動電機技術[M].機械工業出版社，2017.
展開 集成式電機控制器選型設計與控制策略
表1 標識符分配表
表2 電機控制器接收數據表
表3 電機控制器發送數據1表
表4 電機控制器發送數據2表
表5 常見故障問題表
7 總結
根據新能源汽車的最新發展趨勢，集成方案必定蓬勃發展，全文以較簡單的二合一電機控制器（MCU+PDU） 為例，詳細介紹集成式電機控制器的電氣原理、選型設計、控制方式，具體說明集成系統的工作原理和通信策略，以一帶多，無論是三合一電機控制器 （MCU+PDU+直流變壓器（DCDC））、四合一電機控制器（MCU+PDU+DCDC+電動轉向控制器 （EHPS））、五合一電機控制器 （MCU+PDU+EHPS+高壓氣泵控制器 （ACM）） 等多重合一控制器，都可以借鑒本文的設計方案。上文雖然只介紹了IFBT、PTC，其他用電器可以類似應用，電容性用電器需要增加預充回路進行控制，電感性用電器直接用接觸器控制就行。傳感器種類很多，只用根據具體項目的開發需求，就可以在需要的電路中安裝，采集相關的信息。
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