手電鉆PCB電路板開發無刷電機驅動板智能硬件方案開發

在講直流變頻器之前，我們來了解下變頻系統，變頻系統是由變頻器和電機組成，變頻器由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅動單元等組成。其原理是變頻器根據實際的需要將工頻電轉換為電機需要的電壓，進而達到節能、調速，控制轉矩等參數的目的,而且，變頻器對電機的保護功能也很好，有過載報警、過流報警、過壓報警等。其控制功方式主要有V/F控制，矢量控制等，適用的場合比較多，而價格也比伺服控制系統便宜很多，變頻器可以使用專用的變頻電機，也可以使用一般的電機。

使用變頻器的目的是節能、調速、保護電機等，使用編碼器可以實現閉環控制，但定位精度不是很高，所以像風機、水泵、車輛等都是變頻器控制。

變頻器主要控制方式是由外部端子數字量輸入或者模擬量輸入控制，這種控制方式需要在外部做按鈕，適合控制單一的場合；可以由PLC進行數字量或者模擬量控制，優點是集成到PLC系統里，與PLC共享信息；通過通訊的方式控制轉速、轉矩等。優點是大型系統里面幾乎可以共享所有的變頻器信息。并且可以模塊化控制變頻器。

了解完變頻器，接下來我們跟著沐渥科技來了解下直流變頻電機驅動。
電機驅動的驅動電路采用IGBT模塊，IPM模塊或分立元件構成的逆變電路連接電機作為控制流經電機線圈的開關。IGBT模塊有的集成了三相整流橋。分立元件一般采用IGBT或MOS管(低壓居多)，逆變橋的三只上管和三只下管加1只制動管共7只功率管。驅動電路隔離方式采用高速光耦隔離，實現PWM控制信號的通斷。

直流變頻電機的特點：高效數字直流變頻壓縮機的獨特優點在于它摒棄了原有的“交流電壓→直流電壓→交流電壓→變轉速方式交流電機”的循環工作方式，采用先進的“交流電壓→直流電壓→變轉速方式數字電機”控制技術，減少電流在工作中轉變次數，使電能轉化效率大提高。采用直流無感FOC控制技術；風速大小可以線性調整；面板或者遙控器控制；斷電數據記憶功能；過流 、過壓 、堵轉 、缺相等關機保護功能；溫度過高停機保護功能。

其中開關電源電路為驅動電路、風機、控制電路、面板等電路提供系統工作需要的各路低壓電源。使用開關電源主要有以下特點:體積小,重量輕:由于沒有工頻變頻器，所以體積和重量吸有線性電源的20-30；功耗小，效率高：功率晶體管工作在開關狀態，所以晶體管的上功耗小，轉化效率高，一般為60-70，而線性電源只有30-40。

一般根據功率要求，采用不同的拓撲結構實現。由于單端反激變換器在小功率開關電源設計中應用非常廣泛，且多路輸出較方便，無刷直流電機驅動器中的開關電源主要采用這種電路拓撲結構（沐渥科技采用的就是這種）。

控制電路由處理器在無刷電機控制系統中起核心控制作用，需要完成控制功率管開關，檢測(轉速，電流，角度等)，處理(內部管理，算法)等各項工作，這些功能的實現需要計算性能非常好的處理器。處理器的選擇一般包括單片機，DSP，STM32等作為主控制器。用戶接口:顯示和通訊，多功能IO輸入輸出等都可以歸入用戶接口。顯示用來實時顯示系統信息，設置參數，實現人機交互。

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