無刷電機和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的工作原理

在本教程中，我們將學習無刷電機和電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的工作原理。這篇文章是以下視頻的第一部分，我們將學習無刷直流電機和ESC（電子速度控制器）的工作原理，在第二部分我們將學習 .

工作原理

無刷直流電動機由定子和轉(zhuǎn)子兩個主要部分組成。在本圖中，轉(zhuǎn)子是一個帶有兩個磁極的永磁體，而定子由線圈組成，如下圖所示。

我們都知道，如果電流通過線圈，它會產(chǎn)生磁場，磁力線或磁極取決于電流方向。

所以如果我們施加適當?shù)碾娏?，線圈會產(chǎn)生磁場，吸引轉(zhuǎn)子的永磁體。如果一個轉(zhuǎn)子和另一個線圈之間的相互作用，我們會保持一個轉(zhuǎn)子和另一個線圈之間的相互作用。

為了提高電機的效率，我們可以把兩個相反的線圈繞成一個線圈，這樣就會產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極相反的磁極，從而得到雙倍的吸引力。

利用這種結(jié)構(gòu)，我們可以在定子上產(chǎn)生六個磁極，只需三個線圈或相位。我們可以通過同時給兩個線圈通電來進一步提高效率。這樣一來，一個線圈會吸引轉(zhuǎn)子，另一個線圈會排斥轉(zhuǎn)子。

為了使轉(zhuǎn)子完成一個完整的360度循環(huán)，它需要六個步驟或間隔。

如果我們看一下電流波形，我們可以注意到，在每一個間隔中，有一個相位是正電流，一個相位是負電流，第三個相位是關斷的。這就產(chǎn)生了這樣的想法：我們可以將三相的自由端點連接在一起，這樣我們就可以在它們之間共享電流，或者使用一個電流同時為兩個相供電。

這里有一個例子。如果我們把A相拉高，或者用某種開關（例如MOSFET）把它連接到正直流電壓上，在另一邊，把B相接地，那么電流就會從VCC流過，經(jīng)過A相，中性點和B相，到地上。所以，在一個單一的電流流中，我們產(chǎn)生了四個不同的磁極，使轉(zhuǎn)子移動。

有了這個配置，我們實際上有一個星形連接的電機相位，其中中性點是內(nèi)部連接的，其他三個相位的末端從電機出來，這就是為什么無刷電機有三根電線從里面出來。

所以，為了讓轉(zhuǎn)子進行完整的循環(huán)，我們只需要在6個間隔中激活正確的兩個mosfet，這就是esc的真正意義。

在本教程中，您將學習步進電機的工作原理。我們將介紹步進電機的基本工作原理、驅(qū)動模式和鈥

電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)如何工作（電子速度控制器）

通過激活電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)或無刷電機控制電機旋轉(zhuǎn)速度的無刷電機或電機。頻率越高或電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)通過6個間隔的時間越快，電機的速度就越高。

然而，這里有一個重要的問題，那就是我們?nèi)绾沃篮螘r激活哪個階段。答案是我們需要知道轉(zhuǎn)子的位置，有兩種常用的方法來確定轉(zhuǎn)子的位置。

第一種常見的方法是使用傳感器嵌入定子中，彼此等距布置120或60度。

當轉(zhuǎn)子永久磁鐵旋轉(zhuǎn)時，霍爾效應傳感器感應磁場，并對一個磁極產(chǎn)生邏輯"高"，對另一個磁極產(chǎn)生邏輯"低"。根據(jù)該信息，ESC知道何時激活下一個換向序列或間隔。

第二種常用的確定轉(zhuǎn)子位置的方法是通過感應反電動勢或反電動勢。反電動勢是產(chǎn)生磁場的完全相反的過程的結(jié)果，或者當移動或變化的磁場通過線圈時，它在線圈中產(chǎn)生電流。

所以，當轉(zhuǎn)子的運動磁場通過自由線圈，或者不活躍的線圈時，它會在線圈中產(chǎn)生電流，從而在線圈中產(chǎn)生電壓降。根據(jù)下一次電壓下降的時間間隔，ESC計算出電壓下降的時間間隔。

這就是無刷直流電動機和靜電穩(wěn)定控制系統(tǒng)的基本工作原理，即使我們增加轉(zhuǎn)子和定子的極數(shù)也是一樣的。我們?nèi)匀粫幸粋€三相電機，只有間隔的數(shù)量會增加，才能完成一個完整的循環(huán)。

在這里我們還可以提到，無刷直流電機可以在運行或領先。永磁無刷電機的永磁體在電磁鐵內(nèi)部，反之亦然，一個超越型電機的永磁體在電磁鐵外。同樣，它們使用相同的工作原理，而且每種方法都有自己的優(yōu)點或缺點。

好了，理論已經(jīng)足夠了，現(xiàn)在讓我們來演示一下，看看我們在現(xiàn)實生活中是怎么解釋的。為此，我們將把無刷電機的三相連接到示波器上。我在一個點上連接了3個電阻，形成了一個虛擬的中性點，在另一邊，我把它們連接到無刷直流電機的三相。

我們首先注意到的是三個正弦波。這些正弦波實際上是在相位不活躍時產(chǎn)生的反向EFM。

我們可以看到，當我們改變馬達的轉(zhuǎn)速時，正弦波的頻率和振幅也會改變。轉(zhuǎn)速越高，反電動勢正弦波的頻率和振幅就越高。然而，驅(qū)動電機的實際上是這些峰值，這些峰值是產(chǎn)生變化磁場的活躍相。

我們可以注意到，在每個間隔，有兩個活躍的和一個不活躍的階段。例如，這里我們有相A和相B，而相C是不活躍的。然后我們有A相和C相，而B相不活躍，依此類推。

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然而，這是無刷電機的基本工作原理。如果你想要一些更真實的例子和學習如何使用Arduino控制無刷電機，你應該查看本教程的第二部分。