工程師朋友們，歡迎來(lái)到MPS電源小課堂。電機作為日常生活中離不開(kāi)的動(dòng)力源，在新能源汽車(chē)、生活電器、工業(yè)醫療設備各種場(chǎng)景中使用，想必大家一定不陌生，但是大家知道常用的電機分類(lèi)嗎？更進(jìn)一步，大家知道如何通過(guò)控制使得不同的電機轉起來(lái)嗎？
本期電源小課堂將帶大家了解常用的電機分類(lèi)及其控制方法。
電機是依據電磁感應定律實(shí)現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置，主要作用是用來(lái)產(chǎn)生驅動(dòng)轉矩，作為最常見(jiàn)的動(dòng)力源，可以說(shuō)電機的使用在我們生活中無(wú)處不在（空調 洗衣機 電動(dòng)汽車(chē) 風(fēng)扇）。直流電機按照結構及工作原理，可以分為直流有刷電機和直流無(wú)刷電機以及步進(jìn)電機。步進(jìn)電機的特點(diǎn)和控制方式請大家移步到上期關(guān)于步進(jìn)電機的介紹。
而有刷和無(wú)刷電機的區別主要是換相方式的，有刷電機依靠電刷和換向器進(jìn)行換相實(shí)現電能到機械能的轉換，在性能上比較穩定，缺點(diǎn)是換向器和電刷接觸磨損壽命較短且噪聲較大，需要定期維護及更新。相比之下，直流無(wú)刷電機由電機主體和驅動(dòng)器組成的機電一體化產(chǎn)品，通過(guò)電子換向器進(jìn)行換相，無(wú)論是電機使用壽命、還是性能效率方面，都比有刷電機更加出色。
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《步進(jìn)電機、有刷電機和無(wú)刷電機：用途及其優(yōu)缺點(diǎn)》
直流無(wú)刷電機
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《電機驅動(dòng)與位置傳感器》
直流有刷電機
知道了基本的BDC和BLDC的區別，下面我們一起看看直流有刷電機是如何轉起來(lái)的呢？
看這張BDC運轉示意圖，有刷電機電機工作時(shí)，帶線(xiàn)圈的轉子和換向器旋轉，定子磁鋼和電刷不轉，就是磁極不動(dòng)，線(xiàn)圈旋轉，轉子線(xiàn)圈電流方向的交替變化是由換相器和電刷來(lái)完成的。
由BDC的工作原理可知，它的調速控制也較為簡(jiǎn)單，調整BDC供電電源電壓的高低（額定電壓12V 額定轉速，8V轉慢），調整后的電壓電流改變電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)強弱，達到調速要求。
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BDC運轉示意圖
常見(jiàn)的BDC驅動(dòng)控制電路采用H橋實(shí)現，H橋能夠實(shí)現電機的正反轉控制，以電流由Out1流入，Out2流出為正（順時(shí)針旋轉），當Q1Q4開(kāi)通時(shí)，電機正轉（順時(shí)針旋轉）。
Q2Q3導通時(shí)，電流由Out2流入，Out1流出，為電機反轉（逆時(shí)針旋轉），一般通過(guò)PWM控制H橋4個(gè)MOS管的通斷，調整BDC的電壓大小實(shí)現調速和正反轉控制。
Q1Q4導通，電流由Out1流入，Out2流出，電機正轉
Q3Q2導通，電流由Out2流入，Out1流出，電機反轉
BLDC，字面上看，最大的特點(diǎn)就是“無(wú)刷”——就完美避開(kāi)了BDC的的幾個(gè)缺點(diǎn)， BLDC壽命長(cháng)，靜音運轉，損耗低效率高，體積小，穩定性也好，妥妥的電機界明星，它的控制和工作方式也是今天我們介紹的重點(diǎn)！
我們來(lái)看BLDC的運轉示意圖，和BDC定子磁鐵，轉子線(xiàn)圈相反，BLDC電機的轉子是永磁體，定子是線(xiàn)圈。
我們給定子線(xiàn)圈通電，這時(shí)通電線(xiàn)圈就是一個(gè)電磁鐵，只要給定子線(xiàn)圈通入適當方向的電流，讓電磁鐵的磁極方向和轉子永磁體的磁極方向對應，就能吸引或排斥轉子，使轉子旋轉。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)控制定子線(xiàn)圈的電流方向和大小來(lái)控制轉子的旋轉。
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《電機驅動(dòng)與位置傳感器》
直流無(wú)刷電機運轉示意圖
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直流有刷電機運轉示意圖
我們所看到的BLDC控制系統，是由6個(gè)MOSFET組成驅動(dòng)電路以及相應的控制電路組成。
方波控制、或者正弦波（PMSM）方式控制或者FOC都是常見(jiàn)的控制算法。
那么問(wèn)題來(lái)了，我們是如何實(shí)現定子電流的變化呢？
最簡(jiǎn)單的BLDC控制就是采用兩相導通方式，在每個(gè)控制周期下，只有兩相定子繞組線(xiàn)圈處于導通狀態(tài)，第三相懸空，轉子位置每變化60°電角度進(jìn)行一次換相控制，根據轉子位置的不同，按照AB-AC-BC-BA-CA-CB這6個(gè)節拍，每個(gè)MOS管按照Q1Q4—Q1Q6--Q3Q6—Q3Q2—Q5Q2—Q5Q4的順序導通，驅動(dòng)定子繞組，就能實(shí)現轉子轉動(dòng)，這就是最經(jīng)典的六步法控制。
① Q1Q4導通，AB相導通，C相懸空
② Q1Q6導通，AC相導通，B相懸空
③ Q3Q6導通，BC相導通，A相懸空
④ Q3Q2導通，BA相導通，C相懸空
⑤ Q5Q2導通，CA相導通，B相懸空
⑥ Q5Q4導通，CB相導通，A相懸空
到這步，我們已經(jīng)知道了控制轉子旋轉的六步法，相信大家已經(jīng)發(fā)現了盲點(diǎn)——我們怎么知道在哪個(gè)時(shí)刻該驅動(dòng)哪個(gè)繞組呢？
答案就是：根據轉子位置！
如何檢測轉子的當前位置呢？常見(jiàn)的思路就是采用位置傳感器，比如霍爾傳感器、磁編碼器、光編碼器等。
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