无刷直流电机驱动
器说明书
无刷驱动器DBLS-02
一概述：
本控制驱动器为闭环速度型控制器，采用最近型IGBT和MOS功率器，利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制，控制环节设有PID速度调节器，系统控制稳定可靠，特别是在低速下总能达到最大转矩，速度控制范围150~10000rpm。
二产品特征:
1、 PID速度、电流双环调节器
2、高性能低价格
3、 20KHZ 斩波频率
4、电气刹车功能，使电机反应迅速
5、过载倍数大于2，在低速下转矩总能达到最大
6、具有过压、欠压、过流、过温、霍尔信号非法等故障报警功能
三电气指标
标准输入电压：24VDC~48VDC，最大电压不超过60VDC。
最大输入过载保护电流：15A、30A两款
连续输出电流：15A
加速时间常数出厂值：0.2秒其它可定制
四端子接口说明 :
1、电源输入端:
GND：信号地
F/R：正、反转控制，接GND反转，不接正转，正反转切换时，应先关断EN
EN：使能控制：EN接地，电机转（联机状态），EN不接，电机不转（脱机状态）
BK：刹车控制：当不接地正常工作，当接地时，电机电气刹车，当负载惯量较大时，应采用脉宽信号方式，经过调整脉宽幅值来控制刹车效果。
SV ADJ：外部速度衰减：能够衰减从0~100%，当外部速度指令接6.25V时，经过该电位器能够调速试机PG：电机速度脉冲输出：当极对数为P时，每转输出6P个脉冲（OC门输入）
ALM：报警输出：当电路处于报警状态时，输出低电平（OC门输出）
+5V：调速电压输出，可用电位器在SV和GND形成连续可调
内置电位器：调节电机速度增益,能够从0~100%范围内调速。
五驱动器与无刷电机接线图
六机械安装：
七功能与使用
调速方式
本驱动器提供以下两种调速方式用户可任选一种：
内部电位器调速: 逆时针旋转驱动器面板上的电位器电机转速减小，顺时针则转速增大。用户使用外部输入调速时必须将电位器设于最小状态。
外部输入调速将外接电位器的两个固定端分别接于驱动器的GND和+5v一端，将调节端接于SV端即可使用外接电位器(10K~50K)调速,也能够经过其它的控制单元(如PLC、单片机等）输入模拟电压到SV端实现调速（相对于GND）,SV端口的接受范围为DC
OV~+5V，对应电机转速为0~额定转速。
也可使用外部数字信号调速：在SV 与GND 之间能够施加幅值为5V，频率为 1KHz~2KHz 的脉宽数字信号（PWM）进行调速，电机转速受其占空比线性调节。这时能够经过调整
R-SV 电位器对SV 数字信号幅值进行0~1.0 比率衰减处理，一般将 R-SV 调到1.0，对SV 输入数字信号不做衰减处理。
电机运行/停止控制（EN）
经过控制端子EN相对于GND的通、断能够控制电机的运行和停止。当端子断开时电机
运行反之电机停止。使用运行／停止端控制电机停止时，电机为自然停车，其运动规律与负载惯性有关。
电机正/反转控制（F/R)
通过控制端子F/R与端子GND的通、断能够控制电机的运转方向。当F/R与端子GND
不接通时，电机顺时针运行（面对电机轴），反之则电机逆时针方向运转；为避免驱
动器的损坏在改变电机转向时，应先使电机停止运动后，再操作改变转向，避免在电机运行中进行运转方向操作。
制动停机(BREAK)
经过控制端子BK扮与端子GND的通、断能够控制电机的制动停机。当控制端子BK与端子GND断开时，电机运行，接通时电机快速制动停止，制动停机比自然停机快，具体停机时间与用户系统的负载惯量有关。因制动停机对电气和机械均有冲击，如无特殊停机要求应采用自然停机。
电机转速信号输出(PG)
速度脉冲输出，该端口为OC 输出(30V/10mA max)，要得到信号应与电源之间接
3KΩ~10KΩ上拉电阻。该端将输出频率与电机转速成正比的固定脉宽 (50uS)负脉冲串，电机每转的输出脉冲个数为3 x N, N 为电机的极数。例：2对极即四极电机每转12个脉冲．当电机转速为500转／分时端子PG的输出脉冲为6000个。
报警输出
驱动器报警输出，该端口为OC 输出(30V/10mA max)。要得到信号应与电源之间接
3KΩ~10KΩ上拉电阻。报警时该端与GND 导通（低电平），同时驱动器自行停止工作处于报警状态。
驱动器故障驱动器内部出现过压或过流时驱动器进入保护状态，驱动器会自动停止工作，电机停止，驱动器上的蓝灯为闪砾，只要将使能端重新复位（即EN与GND断开）或是断电，驱动器才能解除报警。发生此故障请检查电机接线。
八驱动器使用步骤
1、正确接好电机线，霍尔线及电源线。错误的接线会导致电机和驱动器损坏。
2、使用内置电位器调速时，将EN接GND信号地，SV端口接+5V，用内置电位器R-SV调速。
3、如使用外置电位器调速时，将R-SV调到1.0的位置，同时将EN接地，将外置电位器动点（中间接口）接驱动器SV端口，另两个接GND及+5V端口。
4、通电运行，此时电机处于闭环最高速状态，调整衰减电位器至所需要转速。
无刷直流电机驱动 James P. Johnson, Caterpiller公司 本章的题目是无刷直流电动机及其驱动。无刷直流电动机（BLDC）的运行仿效了有刷并励直流电动机或是永磁直流电动机的运行。通过将原直流电动机的定子、转子内外对调—变成采用包含电枢绕组的交流定子和产生磁场的转子使得该仿效得以可能。正如本章中要进一步讨论的，输入到BLDC定子绕组中的交流电流必须与转子位置同步更变，以便保持磁场定向，或优化定子电流与转子磁通的相互作用，类似于有刷直流电动机中换向器、电刷对绕组的作用。该原理的实际运用只能在开关电子学新发展的今天方可出现。BLDC电机控制是今天世界上发展最快的运动控制技术。可以预见，随着BLDC的优点愈益被大家所熟知且燃油成本持续增加，BLDC必然会进一步广泛运用。 2011-01-30 23.1 BLDC基本原理 在众文献中无刷直流电动机有许多定义。NEMA标准《运动/定位控制电动机和控制》中对“无刷直流电动机”的定义是：“无刷直流电动机是具有永久磁铁转子并具有转轴位置监测来实施电子换向的旋转自同步电机。不论其驱动电子装置是否与电动机集成在一起还是彼此分离，只要满足这一定义均为所指。”
图23.1 无刷直流电机构形 2011-01-31 若干类型的电机和驱动被归类于无刷直流电机，它们包括： 1 永磁同步电机（PMSMs）； 2 梯形反电势(back - EMF)表面安装磁铁无刷直流电机； 3 正弦形表面安装磁铁无刷直流电机； 4 内嵌式磁铁无刷直流电机； 5 电机与驱动装置组合式无刷直流电机； 6 轴向磁通无刷直流电机。 图23.1给出了几种较常见的无刷直流电机的构形图。永磁同步电机反电势是正弦形的，其绕组如同其他交流电机一样通常不是满距，或是接近满距的集中式绕组。许多无刷直流电
无刷直流电机驱动器说 明书 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
无刷驱动器DBLS-02 一概述： 本控制驱动器为闭环速度型控制器，采用最近型IGBT和MOS功率器，利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制，控制环节设有PID速度调节器，系统控制稳定可靠，尤其是在低速下总能达到最大转矩，速度控制范围150~10000rpm。 二产品特征: 1、 PID速度、电流双环调节器 2、高性能低价格 3、 20KHZ斩波频率 4、电气刹车功能，使电机反应迅速 5、过载倍数大于2，在低速下转矩总能达到最大 6、具有过压、欠压、过流、过温、霍尔信号非法等故障报警功能 三电气指标 标准输入电压：24VDC~48VDC，最大电压不超过60VDC。 最大输入过载保护电流：15A、30A两款 连续输出电流：15A加速时间常数出厂值：秒其他可定制 四端子接口说明 : 1、电源输入端: 引角序号引角名中文定义 1V+直流+24~48VDC输入 2GND GND输入 引角序号引角名中文定义 1MA电机A相
2MB电机B相 3MC电机C相 4GND地线 5HA霍尔信号A相输入端 6HB霍尔信号B相输入端 7HC霍尔信号C相输入端 8+5V霍尔信号的电源线 GND：信号地F/R：正、反转控制，接GND反转，不接正转，正反转切换时，应先关断ENEN：使能控制：EN接地，电机转（联机状态），EN不接，电机不转（脱机状态）BK：刹车控制：当不接地正常工作，当接地时，电机电气刹车，当负载惯量较大时，应采用脉宽信号方式，通过调整脉宽幅值来控制刹车效果。SV ADJ：外部速度衰减：可以衰减从0~100%，当外部速度指令接时，通过该电位器可以调速试机PG：电机速度脉冲输出：当极对数为P时，每转输出6P个脉冲（OC门输入）ALM：报警输出：当电路处于报警状态时，输出低电平（OC门输出）+5V：调速电压输出，可用电位器在SV和GND形成连续可调内置电位器：调节电机速度增益,可以从0~100%范围内调速。 五驱动器与无刷电机接线图
线组件A、B和C位于控制板上，每个组件是一个9路插入式接插。除接线组件A、B、C之外，还设有接线组件G、H。控制板上安装两个任选组件时，用这两个组件接线。 接线组件A A1 0V（信号）零伏基准 A2 模拟输入速度设定值 A3 模拟输入辅助速度设定值或电流 A4 模拟输入斜坡速度设定值 A5 模拟输入辅助电流限幅（负） A6 模拟输入主电机极限或电流限幅（正） A7 模拟输出速度反馈植 A8 模拟输出总速度设定值 A9 电流表输出 接线组件B B1 0V（信号） B2 模拟测速发电机 B3 ＋10V基准 B4 －10V基准 B5 数字输出（零速检测） B6 数字输出（控制器正常） B7 数字输出（驱动准备好） B8 程序停机 B9 惯性滑行停机 接线组件C C1 0V（信号） C2 热敏电阻/微测温器 C3 起动/运行输入端 C4 点动输入 C5 允许 C6 数字输入 C7 数字输入斜坡保持 C8 数字输入 C9 ＋24V电源 接线组件G G1 不使用 G2 外部＋24V电源 G3 ＋24V微测速仪电源 G4 微测速仪电源接地 F1 微测速仪输入光纤接受器输入插座 接线组件H H1 XMT－串行通信口P1发送端 H2 XMT＋ H3 隔离的0伏信号接地端 H4 隔离的0伏 H5 RCV－串行通信口P1接收端
二、电源板 D1 FE 励磁桥的外部交流输入 D2 FE D3 励磁输出＋电机励磁接线 D4 励磁输出－ D5 主接触器线圈（L）（线） D6 主接触器线圈（N）（中） D7 辅助电源（N） D8 辅助电源（L） 三、电源接线端 L1 L2 交流110~500V L3 A＋电枢正接线端 A－电枢负接线端 SSD590C直流调速器的一般调试步骤归纳如下： 1．先根据电机的名牌参数，参照SSD590系列使用手册中文说明书第51~52页的说明设置好电枢电流、电枢电压、励磁电流、交流或直流反馈，反馈电压的设定值。具体设置方法如下：翻开操作面板的下翻板，可看到有六只0~9的拨盘电位器，其中左面3只电位器供设置电枢电流用，其权从坐至右排列为：百位、十位、个位；右面3只电位器供设置励磁电流用，其权从坐至右排列为：十位、个位、小数点后一位；在六只拨盘电位器的右面有四只拨动小开关，其设置方法如下： 开关电??枢??电??压（伏） 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 3 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 4 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 例：有一电机的名牌参数为电枢电压440V；电枢电流329A；励磁电压180V；励磁电流；额定转速1500转/分；所带直流测速电机参数为2000转/110伏。那六只拨盘电位器的数值从左至右应分别设置为：3、2、9、1、2、5；四只拨动小开关从上至下应分别设置为：0、0、1、0或1、1、0、0；将安装在面板左下方测速板上的交、直流反馈选择开关打在直流DC反馈位置；直流反馈值约为110÷2000×1500=伏，于是要将反馈量的百位开关（0或100）打在0位置，将下面的十位拨动开关打在8位置（代表80），将上面的个位拨动开关打在3位置
BLDC SERVO DRIVERS 无刷直流调速驱动器 使用手册1.3 系统上电前请仔细阅读手册 DBLS-01系列 直流无刷电机驱动说明书 一、概述 本控制驱动器为闭环速度型控制器，采用最近型IGBT和MOS功率器，利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制，控制环节设有PID速度调节器，系统控制稳定可靠，尤其是在低速下总能达到最大转矩，速度控制范围150~6000rpm。 二、特点 1、PID速度、电流双环调节器 2、高性能低价格 3、20KHZ 斩波频率 4、电气刹车功能，使电机反应迅速 5、过载倍数大于2，在低速下转矩总能达到最大 6、具有过压、欠压、过流、过温、霍尔信号非法等故障报警功能 三、电气指标 标准输入电压：24VDC\36VDC\48VDC 三种 最大输入过载保护电流：5A\15A两种 加速时间常数出厂值：0.2秒其他可定制 四、端子接口说明
1、电源输入端 引角序号引角名中文定义 1 V+ 直流+24V输入 2 GND 直流0V输入 2、电机输入端 引角序号引角名中文定义 1 MA 电机A相 2 MB 电机B相 3 MC 电机C相 4 GND 地线 5 HA 霍尔信号A相输入端 6 HB 霍尔信号B相输入端 7 HC 霍尔信号C相输入端 8 +6.25 霍尔信号的电源线 3、控制信号部分 GND：信号地 F/R：正、反转控制，接GND反转，不接正转，正反转切换时，应先关断EN EN：使能控制：EN接地，电机转（联机状态），EN不接，电机不转（脱机状态） BK：刹车控制：当不接地正常工作，当接地时，电机电气刹车，当负载惯量较大时，应采用脉宽信号方式，通过调整脉宽幅值来控制刹车效果。 SV ADJ：外部速度衰减：可以衰减从0~100%，当外部速度指令接6.25V时，通过该电位器可以调速试机 PG：电机速度脉冲输出：当极对数为P时，每转输出6P个脉冲（OC门输入） ALM：报警输出：当电路处于报警状态时，输出低电平（OC门输出） +6.25V：调速电压输出，可用电位器在SV和GND形成连续可调 拔码开关说明：四个档位为OFF时，电机不运行，SW1为ON状态时，电机转速为100%，SW2为ON状态时，电机转速为80%，SW3为ON状态时，电机转速为40%，SW4为ON状态时，电机转速为20%。 4.机械安装：
永磁无刷直流电动机的基本工作原理 无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 1. 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 无刷直流电动机的原理简图如图一所示： 永磁无刷直流电动机的基本工作原理 主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。 永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的，而不是由逆变器强制换向的，所以也称作自控式同步电动机。 2. 无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。 由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，这正是他励直流电动机的电流-转矩特性。 电动机的转矩正比于绕组平均电流： Tm=KtIav （N·m） 电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度： ELL=Keω （V） 所以电动机绕组中的平均电流为： Iav=（Vm-ELL）/2Ra （A） 其中，Vm=δ·VDC是加在电动机线间电压平均值，VDC是直流母线电压，δ是调制波的占空比，Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩： Tm=δ·（VDC·Kt/2Ra）-Kt·（Keω/2Ra） Kt、Ke是电动机的结构常数，ω为电动机的角速度（rad/s），所以，在一定的ω时，改变占空比δ，就可以线性地改变电动机的电磁转矩，得到与他励直流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。
无刷直流电机的工作原理 无刷直流电机的控制结构 无刷直流电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。无刷直流电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说无刷直流电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 无刷直流驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。无刷直流电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。
（图一） 无刷直流电机的控制原理 要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，如 下（图二） inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。 基本上功率晶体管的开法可举例如下： AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL 一组， 但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则
L298N电机驱动器使用说明书 注意：本说明书中添加超链接的按CTRL并点击连接，即可看到内容。
实例一：步进电机的控制实例 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。 一、步进电机最大特点是： 1、它是通过输入脉冲信号来进行控制的。 2、电机的总转动角度由输入脉冲数决定。 3、电机的转速由脉冲信号频率决定。 二、步进电机的驱动电路 根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。(或者其他信号源)
三、基本原理作用如下： 两相四拍工作模式时序图： (1)控制换相顺序 1、通电换相这一过程称为脉冲分配。 例如： 1、两相四线步进电机的四拍工作方式，其各相通电顺序为(A-B-A ’－B ’)通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B 相的通断。) 2、两相四线步进电机的四拍工作方式，其各相通电顺序为: (A －AB －B －BA ’－A ’－A ’B ’-B ’－B ’依次循环。(出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用八拍工作方式)
(2)控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。如：正转通电顺序是：（A-B-A’－B’依次循环。）则反转的通电顺序是：（B‘-A’-B－A依次循环。） 参考下例： (3)控制步进电机的速度 如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。（注意：如果脉冲频率的速度大于了电机的反应速度，那么步进电机将会出现失步现象）。参考下例： (4)四相电机的控制程序
无刷直流电机的组成及工作原理 引言 直流无刷电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。下文从无刷直流电动机的三个部分对其发展进行分析。 无刷直流电机的组成 电动机本体 无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机基本一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子采用的重量、简化了结构、提高了性能，使其可*性得以提高。无刷电动机的发展与永磁材料的发展是分不开的，磁性材料的发展过程基本上经历了以下几个发展阶段：铝镍钴，铁氧体磁性材料，钕铁硼（NdFeB）。钕铁 硼有高磁能积，它的出现引起了磁性材料的一场革命。第三代钕铁硼永磁材料的应用，进一步减少了电机的用铜量，促使无刷电机向高效率、小型化、节能的方向发展。 目前，为提高电动机的功率密度，出现了横向磁场永磁电机，其定子齿槽与电枢线圈在空间位置上相互垂直，电机中的主磁通沿电机轴向流通，这种结构提高了气隙磁密，能够提供比传统电机大得多的输出转矩。该类型电机正处于研究开发阶段。 电子换相电路 控制电路：无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器件，来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机，包括过流、过压、过热等保护。控制电路最初采用模拟电路，控制比较简单。如果将电路数字化，许多硬件工作可以直接由软件完成，可以减少硬件电路，提高其可靠性，同时可以提高控制电路抗干扰的能力，因而控制电路由模拟电路发展到数字电路。 驱动电路：驱动电路输出电功率，驱动电动机的电枢绕组，并受控于控制电路。驱动电路由大功率开关器件组成。正是由于晶闸管的出现，直流电动机才从有刷实现到无刷的飞跃。但由于晶闸管是只具备控制接通，而无自关断能力的半控性开关器件，其开关频率较低，不能满足无刷直流电动机性能的进一步提高。随着电力电子技术的飞速发展，出现了全控型的功率开关器件，其中有可关断晶体管（GTO）、电力场效应晶体管（MOSFET）、金属栅双极性晶体管IGBT 模块、集成门极换流晶闸管（IGCT）及近年新开发的电子注入增强栅晶体管（IEGT）。随着这些功率器件性能的不断提高，相应的无刷电动机的驱动电路也获得了飞速发展。目前，全控型开关器件正在逐渐取代线路复杂、体积庞大、功能指标低的普通晶闸管，驱动电路已从线性放大状态转换为脉宽调制的开关状态，相应的电路组成也由功率管分立电路转成模块化集成电路，为驱动电路实现智能化、高频化、小型化创造了条件。 转子位置检测电路
图1 第2章 无刷直流电机的驱动原理 2.1 驱动方式的理论分析 一、主要器件MOSFET MOSFET 又称金属-氧化物半导体场效应晶体管，可分为N 型和P 型两种，又被称为 NMOSFET 与PMOSFET 。 如图1所示，一块P 型硅 半导体材料作衬底， 在其面上扩散了两个N 型区，再在上面覆盖一层二氧 化硅(SiO2）绝缘层，最后在N 区上方用腐蚀的方法 做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个 孔内做成三个电极：G(栅极）、S （源极）及D （漏极）， 如图所示。在驱动器上用到的MOSFET 是在其上反并 联一个二极管，该二极管通常被称为寄生二极管。由 于添加了二极管的缘故，从而使其没有了反向电压阻 断的能力。一般使用时在栅源极间施加一个-5V 的反向偏执电压，目的是为了保证是器件导通，噪声电压必须阈值门控（栅 极）电压和负偏置电压之和。 MOSFET 的使用方法和三极管的使用方法几乎类似，都是采用小电 流的方式来控制大电流，这在模拟电路中经常用到。如图2所示，在 无刷电机驱动器中使用MOSFET 主要是在MOSFET 的栅源极施加一个寄 生二极管。 二、单相半波逆变器原理 如图3所示是单相半波逆变器的原理图。对其工 作状态分析如下： 第一个工作状态，v1导通，负载电压等于Ud/2,从而 使负载电流与电压同向。 第二个工作状态，v2关短后，负载电流流向vd2，使 得负载上的电压变为-Ud/2。但随着时间的推移会使 负载的电流最终变为0。 第三个工作状态，v2导通，使得负载中出现了负电 压和负电流。 第四个工作状态，v2关断造成vd2正向偏置，得负 载电压变为Ud/2。 如果电压为横坐标u ，电流为竖坐标i 的话，那 么通过上面四个状态就可以是电流和电压在四个象限内轮流工作。因此，采用一定的方法通过控制v1 和v2的导通时间就可以达到控制负载上电流和电压按照一定的频率来轮换着工作。 但是上面的变换有一些缺点。例如，在任何时刻加载在负载上的电压都是全部电压的一半。假如咋某个时刻对于功率额定的器件，电压减半后会使电流变为原来的两倍，同时又欧姆定律可知这时的发热会变为原来的次方倍。这对于器件来说会造成更大的风险。另外电压只能在最大电压的一半，没办法为0V ，那就会是器件造成更大的波纹度。 图2 图3 图2
直流无刷电机驱动器ATE33035使用说明 介绍 ATE33035（替代MC33035）是一种单片的直流无刷电机控制器，它包含了开环控制的三、四相电机控制系统所需的全部功能。此外，也可以用于控制直流有刷电机。采用双极性模拟技术，其全功能和高耐用性非常适合与恶劣的工业环境。 功能包括：1、准确转动位置测序的转子译码器；2、参考与电源电压传感器的温度补偿；3、可预设频率的锯齿波振荡器；4、全接近误差放大器；5、脉宽调制比较器；6、上部的三个集电极开路驱动器；7、下部的三个用于驱动功率场效应管MOSFET的大电流图腾柱电路。 保护功能包括：1、欠压锁定；2、可预设关断延迟时间的逐周期电流限制模式；3、内部热关断； 4、可以连接到微处理器控制系统的故障输出端口。 电机控制功能包括：1、开环时间控制；2、正、反向运行控制；3、可控的启用和制动。4、可以通过60°/ 120°选择引脚设置转子位置解码器，用于60°或120°的电机相位传感器输入。 方框图功能说明 典型应用方框图见图19，其它各种应用方框图见图36，38，39，43，45和46。下面各种方框图中关于内部功能和特性的说明，都要参照图19和图36。 转子位置译码器 内部转子位置译码器监控三个传感器输入（管脚4，5，6）为上部和下部驱动提供适当的输出顺序。传感器输入端口设计为可以直接连接到集电极开路型霍尔效应开关或光电耦合器（通过旋转开槽孔）。内部上拉电阻可以保证外部器件的小信号输入有效。兼容典型门限为2.2 V 的TTL电平输入。ATE33035设计用于常用的三、四相位传感器的电动机控制。通过管脚22（60°/120°选择输入）可以便利的完成A TE33035内部设置，能够控制60°、120°、240°和300°电相位传感器的电动机。三个传感器输入能够组合成八组可能的输入代码，其中的六组用于有效转子位置。剩下的两组代码是无效的，通常是由某个传感器线的开路或短路产生。六组有效输入代码，使解码器可以控制电机转子的角度范围达到60°。 正向/反向输入端（管脚3）用于改变电机的旋转方向，方法是反转定子绕组的电压方向。当一个指定的传感器输入代码从高变到低（例如100），改变了这个输入的状态，将启动对应相同字母标识的（A T ~ A B，B T ~ B B，C T ~ C B）的顶部和底部驱动输出进行交换。同时，相位顺序反转，电机改变旋转方向。 输出始能（引脚7）用于电机的开/关控制。悬空时，内部25μA电流源能使上部和下部驱动顺序输出。当接地时，上部驱动输出关闭，并强制拉低下部驱动器，使电机进入滑行状态和故障输出端口低电平有效。
1.检测霍尔传感器的值可以判断出转子的位置，再使能相应的上下桥臂，则能驱动电机运动；若要让电机持续转动，则必须再次检测传感器值及使能相应的上下桥臂。这里采用的是将霍尔传感器输出的三根线相边的IO口配置成外部中断，并且为边沿触发，在中断函数中加入传感器检测与上下桥臂切换程序，如此电机就能持续运转了。 2.上桥臂的控制采用IO口置高低电平来控制上桥臂的通断，下桥臂则使用单片机内部集成的三路PWM波来控制，通过控制PWM波的占空比，可以实现对电机的调速了。实际测得，占空比与电机的速度成正比例关系，在PWM波频率为20KHz时，占空比增加1%，速度增加60rpm，并在占空比为53%时达到额定转速3000rpm（空载）。 3.速度测量则采用如下公式： 电机每转一圈，霍尔值改变6次x5个周期=30次，记录边沿触发的中断次数N/30=电机转过的圈数,设运转时间为t(s)则电机转速v=N/30/t*60 rpm。即动转时间为2s时，霍尔值改变次数即为速度值，单位rpm。 4.调速：给定速度，由电机驱动板自动由当前速度平滑过渡到给定速度。实际测试发现，速度变化量很大时，电机会有突然加速或减速时的冲击；因此，调速应有一个缓冲的过程。即加速或减速应以小步进缓慢增加或减少占空比来让速度渐渐达到最终值。 #include "stm32f10x.h" #include "driver_motor.h" #define PWM_PERIOD_T 400 #define U_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_13 #define U_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_13 #define U_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_8 #define U_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_8 #define V_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_14 #define V_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_14 #define V_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_9 #define V_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_9 #define W_Up_On GPIOB->BSRR = GPIO_Pin_15 #define W_Up_Off GPIOB->BRR = GPIO_Pin_15 #define W_Dn_On GPIOA->BSRR = GPIO_Pin_10 #define W_Dn_Off GPIOA->BRR = GPIO_Pin_10 #define SU_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_15 #define SV_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_12 #define SW_HOR GPIOA->IDR & GPIO_Pin_11 //u8 Motor_Dir=0; //u8 Motor_EN=0;
常州工学院 课程设计报告 课题：无刷电机驱动器 班级： 姓名： 学号： 指导老师：王雁平
目录 1 直流无刷无霍尔电机原理 (1) 2 总体设计方案 (3) 3 硬件设计 (4) 3.1 电源模块 (4) 3.2 驱动电路 (5) 4 心得体会 (6) 5 附录 (6) 5.1 元件清单 (6) 5.2 原理图 (7) 5.3 PCB图 (9)
1、直流无刷无霍尔电机原理 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固定不动的磁场。为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。
基于MC33035的无刷直流电机驱动控制系统设计 摘要 随着社会的发展和人民的生活水平提高，人们对交通工具的需求也在不断发展和提高。电动自行车作为一种“绿色产品”已经在全国各省市悄然兴起，进入千家万户，成为人们，特别是中老年人和女士们理想的交通工具，受到广大使用者的喜爱。 MC33035的典型控制功能包括PWM开环速度控制、使能控制(起动或停止) 、正反转控制和能耗制动控制。此芯片具有过流保护、欠压保护、欠流保护、又因此芯片低成本、高智能化、从而简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。 设计的直流无刷电机控制器是采用 MC33035 芯片控制的，以本次设计结果表明，MC33035的典型控制功能带有可选时间延迟锁存关断模式的逐周限流特性以及内部热关断等特性。电动自行车作为一种新型交通工具已经在社会上引起很大的影响并受到广大使用者的喜爱。 关键词：电动自行车，无刷直流电机，MC33035，位置传感器
THE BRUSHLESS DC MOTOR DRIVE SYSTEM DESIGN BASED ON MC33035 CHIP ABSTRACT With the rapid development of technology, new energy technologies in recent years have been widely used. For example, the small size, light weight, high efficiency, low noise, large capacity and high reliability features such as permanent magnet brushless DC motor-driven bike. MC33035 Typical control functions include open loop PWM speed control so that it can control (start or stop), reversing control and braking control. This chip is overcurrent protection, undervoltage protection, under current protection, and therefore chip cost, high intelligence, which simplifies the system structure, lower system costs, increase system performance to meet the needs of more applications. The design of the brushless DC motor controller is controlled by MC33035 chip to this design results show that, MC33035 typical time delay control with an optional latch-by-week shutdown mode current limiting characteristics, and internal thermal shutdown characteristics. Electric bicycles as a mode of transportation has caused a great impact on society and loved by the majority of users. KEY WORDS: electric-bicycle, brushless DC motor, MC33035, position sensors
无刷直流电机工作原理详解 日期: 2014-05-28 / 作者: admin / 分类: 技术文章 1. 简介 本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机（以下简称BLDC）。BLDC被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义，BLDC不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器，在使用中BLDC相比有刷电机有许多的优点，比如： 能获得更好的扭矩转速特性； 高速动态响应； 高效率； 长寿命； 低噪声； 高转速。 另外，BLDC更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏感的场合。 2. BLDC结构和基本工作原理 BLDC属于同步电机的一种，这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的，所以BLDC并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC中又有单相、2相和3相电机的区别，相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为 广泛的3相BLDC。 2.1 定子 BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成，每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组，可以参见图2.1.1。从传统意义上讲，BLDC的定子和感应电机的定子有点类似，不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有3个呈星行排列的绕组，每 个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成，偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。
BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组，它们的根本区别在于由于绕组的不同连接方式使它们产生的反电动势（反电动势的相关介绍请参加EMF一节）不同，分别呈现梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如图2.1.2和图 2.1.3所示。
ABBDCS500系列说明书 DCS系列直流电机控制器为ABB公司产品。控制器使用的软件是ABB公司开发的专用软件，其版本为S21.0**、S21.1**、S21.2**、S21.3**等，根据其软件的不同，配套使用不同的控制盘（即操作器），如CDP310、CDP311、CDP312等。我们使用的DCS500控制器配套使用CDP312控制盘。CDP310、CDP311与控制器通过CDI-300通讯线连接，通讯方式为RS-485，CDP312与控制器通过MODBUS通讯线连接，通讯方式为MODBUS。CDP312控制盘允许带电插拔通讯电缆。 一、DCS系列直流电机控制器的硬件配置 A）控制器控制电源端子排X99，共有2个端子X99.1,X99.2，电源电压为AC220V,功率为750VA。 B）控制器冷却风机电源端子排X2，共有5个端子X2.1---X2.5，900A以下的控制器使用单相电源其中X2.1,X2.2内部接TK测温，X2.3,X2.4,X2.5分别为L,N,PE，900A 以上控制器使用三相电源，共有9个端子，其中X2.1,X2.2内部接TK测温，X2.3—X2.9分别为U1,V1,W1,U2,V2,W2,PE。 C）讯号端子排X96，通常用于控制主接触器合闸，共有2个端子，内部为一个3A继电器常开触点。 D）励磁端子排X1,共有7个端子X1.1---X1.7,其中 X1.1为交流电源输入A相（1AC） X1.7为交流电源输入B相 (7AC) X1.5为直流励磁输出正极 (5F+) X1.3为直流励磁输出负极 (3F-) 其余接线端为空端子 E）主电源接线柱，共有5个接线柱，其中U1,V1,W1为交流输入电源， C1为直流电枢输出正端， D1为直流电枢输出负端，F）SDCS-CON-2内置I/O板，共有48个端子，其中 X3端子排X3.1—X3.4为直流测速电机输入端，X3.4为公共端（正端） X3.1为90――270V输入（通过内部电位器调整） X3.2为30――90V输入（通过内部电位器调整） X3.3为8――30V输入（通过内部电位器调整） X3.5－X3.6为模拟量输入端，X3.6为正端 X3.7－X3.8为模拟量输入端，X3.8为正端 X3.9－X3.10为模拟量输入端，X3.10为正端 X4端子排 X4.1－X4.2为模拟量输入端，X4.2为正端 X4.3为内部电源0V端 X4.4为内部电源＋10V端 X4.5为内部电源－10V端
2H42B 细分步进电机驱动器使用手册 V ersion 2.0 版权所有不得翻印 【使用前请仔细阅读本手册，以免损坏驱动器】 东莞市一能机电技术有限公司 DONGGUAN ICAN－TECH CO.,LTD 地址：东莞市万江区新和工业区瑞联振兴工业园B栋4楼 https://www.doczj.com/doc/5712259223.html,/ Email:tech@https://www.doczj.com/doc/5712259223.html,
2H42B 步进电机驱动器 一、 2H42B 步进电机驱动器产品简介 1.1概述 2H42B 步进电机驱动器是一款高性价比的细分两相步进电机驱动器。最大可提供2.0A 的电流输出。由于采用了双极性恒流斩波控制技术，与市面上同类型步进电机驱动器相比，其对步进电机噪声和发热均有明显改善。适用于尺寸为28，35，39，42等各类2相或4相混合式步进电机，具有体积小，使用简单方便等特点。 1.2特点 ◆低噪声，高速大转矩特性 ◆光电隔离差分信号输入，响应频率最高200K ◆供电电压12VDC-36VDC ◆细分精度1，2，4，8，16，32，64，128， ◆输出电流峰值可达2.0A 倍细分可选 ◆静止时电流自动减半 ◆外形尺寸小（96*60*24mm ） ◆可选择脉冲上升沿或下降沿触发 ◆电流设定方便，八档可选 ◆可驱动4、6、8线二相、四相步进电机 ◆具有过流，过温保护功能 1.3应用领域 适用于各类型自动化设备或仪器，如雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控 机床、机械手，包装机械，纺织机械等，极具性价比和竞争力。 二、 2H42B 步进电机驱动器 电气、机械和环境指标 1 网址:www https://www.doczj.com/doc/5712259223.html, 2.2 2H42B 步进电机驱动器使用环境及参数 图1.安装尺寸图 2.4加强散热方式 1) 2H42B 步进电机驱动器的可靠工作温度通常在60℃以内，电机工作温度为80℃以内； 2) 建议使用时选择自动半流方式 （即电机停止时电流自动减至60% ），以减少电机和驱动器的发热； 3) 安装步进电机驱动器时请采用立式侧面安装，使散热面向易于空气对流的方向，必要时在机箱内靠近驱动器处应安装排气风扇，进行强制散热，从而保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。 2 网址: www https://www.doczj.com/doc/5712259223.html,
技术部 直流无刷电机及驱动器介绍 ---培训讲义 编制/整理：徐兴强 日期：2010-5-5
一、产品技术特点 1）既具有AC电机的优点：结构简单，运行可靠，维护方便等； 2）又具有DC电机的优点：调速性能好，运行效率高，无励磁损耗等； 3）同时，与DC有刷电机比较：无接触磨损，无火花，低噪音，无辐射干扰等；4）再有，与伺服电机比较：控制/驱动原理较简单，可灵活多变，且成本较低；有较高的成套性价比，实用性很强。 主要缺陷：低速启动时，有轻微震动；但不会失步（比较于步进电机）。 二、主要应用方面 1）在精密电子设备和器械中的应用 如：电脑硬盘的主轴驱动，激光打印机，复印机，医疗器械，卫星太阳能帆板驱动，医疗监控设备等。 2）在家用电器中的应用 如：空调器、洗衣机、电热器、吸尘器、电风扇、搅拌机等。 3）在电瓶车/牵引机中的应用 4）在工业系统中的应用 如：工业缝纫机、纺织印花机、等等；
5）在军事工业和航空航天中的应用 三、特殊功能与性能分析 # 典型特性曲线，如下： ##由以上特性曲线可知： 1）电机的最大转矩为启动和堵转时的转矩； 2）在同一转速下，改变供电电压，可以改变电机的输出转矩； 3）在相同转矩时，改变供电电压，可以改变电机的转速。 即：在驱动电路中，通过PWM方式改变供电电压的平均值，在保证转矩不变的情况下，可以实现对电机的平稳调速。 ###BLDC与AC交流感应式电机相比，具有如下优点： 1）转子采用永磁体，无需激励电流。故，同样的电功率，可以获得更大的机械功率； 2）转子无铜损，无铁损，发热更小； 3）启动、堵转时力矩大，更适合于阀门打开、关闭瞬间需要力矩大的场合； 4）电机的输出力矩与工作电压、电流成正比，从而可以简化力矩的检测电路，并更加可靠； 5）利用PWM调制方式改变供电电压的平均值，可以实现平稳调速，使调速、驱动功率电路更加简单，综合成本降低；
学习情境一 直流电机调速驱动系统设计与调试说明书 2012年2月21日
目录 1.工作任务 (3) 2.功能要求 (3) 3.硬件设计 (3) 3.1系统原理框图 (3) 3.2硬件连线 (3) 4.软件设计 (4) 4.1程序结构 (4) 4.2系统资源使用说明 (4) 4.3程序主要流程图 (4) 5.调试 (5) 5.1调试方法与步骤 (5) 5.2调试结果 (5) 附录程序清单 (5)
1.工作任务 用伟福软件编写用按键来控制直流电机的加减速运转的程序，下载完成后检测，直到实现直流电机加速减速运转的功能，完成之后写出程序的设计说明书。 2.功能要求 利用伟福实验系统将程序写入8051芯片后，由控制系统保证电机通过按键控制数值，让电机可以进行加速和减速的运行。这个程序利用改变标志位来控制80H 到0C0H 之间值的变化以实现电机加速或减速。初始值是80H ，每按一次键加10H 来加快转速直至加到0C0H 为止，然后再按一次键来减慢转速由0C0H 减少10H ，直至减到80H （停止）。如此通过按键的次数的增加及程序指令的判断，实现电机加速运行和减速运行的功能。 3.硬件设计 3.1系统原理框图 3.2硬件连线 端口 连接 端口 D/A 连接 -8V 到+8V 电源 脉冲输出 连接 T1 DA_CS 连接 CS2 CS0 连接 KEY/LED_CS 单 片 机 D/A 显示驱动 显示器 电机驱动
单脉冲连接INT0 4.软件设计 4.1程序结构 本程序主要分为主程序，D/A转换程序，单元拆分程序，中断程序及显示子程序。4.2系统资源使用说明 内存单元有3个分别为55H、70H、71H。02H的置高与清零来区分转机的加速还是减速；着70H，71H为显存单元，55H存放的是D/A转换的控制量。硬件资源有电脑、程序、实验箱、USB数据线。