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無刷直流電機的驅動原理
無刷直流電機的驅動原理
無刷直流電機通過電子換向替代傳統機械電刷，實現低噪聲的旋轉控制，其驅動原理涉及電磁感應、位置檢測和電子換向三大核心環節。
1. 電磁感應與轉矩生成
定子繞組通電：三相繞組（U、V、W）通入三相交流電后，在空間產生旋轉磁場。
轉子永磁體作用：轉子內置的永磁體（如釹鐵硼）產生恒定磁場，與定子磁場相互作用，產生電磁轉矩驅動轉子旋轉。
2. 轉子位置檢測
霍爾傳感器：通過三組霍爾元件檢測轉子磁極位置，輸出六種狀態（如001、010等），對應60°電角度的換向間隔。
無感控制：通過反電動勢過零檢測或狀態觀測器估算轉子位置，適用于無霍爾傳感器的低成本應用。
3. 電子換向控制
六步換向邏輯：根據霍爾信號，按順序切換三相繞組通電狀態。例如：
霍爾信號001：U相正極通電，V相負極通電，W相斷開。
霍爾信號010：V相正極通電，W相負極通電，U相斷開。
PWM調速：通過調節占空比控制繞組電壓，實現轉速調節。例如，占空比從30%增加到70%，電機轉速相應提升。
4. 驅動電路結構
三相逆變橋：由6個MOSFET或IGBT組成，通過控制器輸出PWM信號控制開關狀態。
電流采樣：實時監測繞組電流，防止過流損壞電機。
5. 控制技術
FOC（矢量控制）：將定子電流分解為磁場分量（Id）和轉矩分量（Iq），實現獨立控制，降低轉矩脈動。
正弦波驅動：輸出三相正弦波電壓，電流諧波少，噪聲低，適用于高精度應用。
