無(wú)刷直流電機(jī)控制原理 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制就是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)或者停止，以及轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制部分也叫做電子調(diào)速器，簡(jiǎn)稱(chēng)電調(diào)。電調(diào)對(duì)應(yīng)使用的電機(jī)不同，分無(wú)刷電調(diào)和有刷電調(diào)。 有刷直流電機(jī)的永磁體是固定不動(dòng)的，線圈繞在轉(zhuǎn)子上，通過(guò)一個(gè)電刷跟換相器接觸間斷來(lái)改變磁場(chǎng)方向來(lái)保持轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)刷直流電機(jī)，顧名思義，這種電機(jī)是沒(méi)有所謂的電刷和換相器的，他的轉(zhuǎn)子是永磁體，而線圈是固定不動(dòng)的，直接接到外部電源，問(wèn)題就來(lái)了，線圈磁場(chǎng)方向怎么改變呢？事實(shí)上，無(wú)刷直流電機(jī)外部還需要一個(gè)電子調(diào)速器，這個(gè)調(diào)速器說(shuō)白了就是一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它隨時(shí)都在改變著固定線圈內(nèi)部電流的方向，保證它跟永磁體之間的作用力是相互排斥，持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)得以延續(xù)。 有刷電機(jī)工作可以不需要電調(diào)，直接把電供給電機(jī)就能夠工作，但是這樣無(wú)法控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。無(wú)刷直流電機(jī)工作必須要有電調(diào)，否則是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的。必須通過(guò)無(wú)刷電調(diào)將直流電轉(zhuǎn)化為三相交流電，輸給無(wú)刷直流電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。 最早的電調(diào)可不是像現(xiàn)在的電調(diào)一樣，最早全是有刷電調(diào)，說(shuō)道這你可能要問(wèn)了，什么是有刷電調(diào)，和現(xiàn)在的無(wú)刷電調(diào)有什么區(qū)別。事實(shí)上這差別可大了去，有刷電調(diào)和無(wú)刷電調(diào)都是根據(jù)電機(jī)來(lái)說(shuō)的，現(xiàn)在電機(jī)的轉(zhuǎn)子，就是能轉(zhuǎn)動(dòng)的部分全是磁鐵塊，線圈是定子不轉(zhuǎn)動(dòng)的，因?yàn)檫@中間沒(méi)有碳刷，這就是無(wú)刷直流電機(jī)。 而有刷電機(jī)呢，顧名思義就是有碳刷，所以就是有刷直流電機(jī)，像我們平常小孩子玩的一二十塊錢(qián)的遙控車(chē)用的電機(jī)就是有刷直流電機(jī)。電調(diào)就是根據(jù)這兩種電機(jī)而命名的有刷電調(diào)和無(wú)刷電調(diào)。從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)講呢就是有刷電調(diào)就是輸出時(shí)直流電，無(wú)刷電調(diào)輸出是三相交流電。直流電就是我們電池里存儲(chǔ)的電，有正負(fù)極之分，我們家用220V的，用于手機(jī)充電器或者電腦的電源都是交流電。 交流電就是帶有一定的頻率，通俗講就是一根線上正負(fù)、正負(fù)的來(lái)回交換著；直流電就是正極是正極，負(fù)極是負(fù)極。交流直流弄清楚了，那么什么又是“三相電”呢？理論講三相交流電是電的一種傳輸形式，簡(jiǎn)稱(chēng)三相電，是由3個(gè)頻率相同、振幅相等、相位依次互差120度的交流電勢(shì)組成的電源。通俗的講，就是我們家用的三項(xiàng)交流電，除了電壓、頻率、驅(qū)動(dòng)角不同，其他都一樣，現(xiàn)在對(duì)于三相電和直流電都了解了吧。 無(wú)刷電調(diào)，輸入的是直流電，通過(guò)一個(gè)濾波電容穩(wěn)定電壓。然后分成倆兩路，一路是電調(diào)的BEC使用，BEC是給接收機(jī)與電調(diào)自身單片機(jī)供電使用的，輸出至接收機(jī)的電源線就是信號(hào)線上的紅線和黑線，另一路是介入MOS管使用，在這里，電調(diào)上電，單片機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)MOS管震動(dòng)，使電機(jī)發(fā)出滴滴滴的聲音。 啟動(dòng)后待命，有些電調(diào)帶有油門(mén)校準(zhǔn)功能，在進(jìn)入待命前會(huì)監(jiān)測(cè)油門(mén)位置是在高還是低還是中間，高的話(huà)進(jìn)入電調(diào)行程校準(zhǔn)，中間的話(huà)開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)，電機(jī)會(huì)滴滴的響，低的話(huà)會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。一切準(zhǔn)備就緒后，電調(diào)內(nèi)的單片機(jī)會(huì)根據(jù)PWM信號(hào)線上的信號(hào)決定輸出電壓的大小和頻率的高低以及驅(qū)動(dòng)方向和進(jìn)角多少來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向。這就是無(wú)刷電調(diào)原理。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，電調(diào)內(nèi)共有3組MOS管工作，每組2個(gè)極，一個(gè)控制正極輸出，一個(gè)控制負(fù)極輸出，當(dāng)正極輸出時(shí)，負(fù)極不輸出，負(fù)極輸出時(shí)，正極不輸出，這樣子也就形成了交流電，同樣，三組都是這樣工作的，它們的頻率是8000HZ。講到這，無(wú)刷電調(diào)也相當(dāng)于一個(gè)工廠里電機(jī)上使用的變頻器或者調(diào)速器。 電調(diào)的輸入是直流，通常由鋰電池來(lái)供電。輸出是三相交流，可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。另外航模無(wú)刷電子調(diào)速器還有三根信號(hào)輸入線，輸入PWM信號(hào)，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于航模，尤其是四軸飛行器，由于其特殊性，需要專(zhuān)門(mén)的航模電調(diào)。 那么為什么在四軸飛行器上需要專(zhuān)門(mén)的電調(diào)呢，其有什么特別的地方？四軸飛行器有四個(gè)槳，兩兩相對(duì)呈十字交叉結(jié)構(gòu)。在槳的轉(zhuǎn)向上分正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，這樣可抵消單個(gè)槳葉旋轉(zhuǎn)引起的自旋問(wèn)題。每個(gè)槳的直徑很小，四個(gè)槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力是分散的。不像直機(jī)的槳，只有一個(gè)能產(chǎn)生集中的離心力形成陀螺性質(zhì)的慣性離心力，保持機(jī)身不容易很快的側(cè)翻掉。所以通常用到的舵機(jī)控制信號(hào)更新頻率很低。 四軸為了能夠快速反應(yīng)，以應(yīng)對(duì)姿態(tài)變化引起的飄移，需要高反應(yīng)速度的電調(diào)，常規(guī)PPM電調(diào)的更新速度只有50Hz左右，滿(mǎn)足不了這種控制所需要的速度，且PPM電調(diào)MCU內(nèi)置PID穩(wěn)速控制，能對(duì)常規(guī)航模提供順滑的轉(zhuǎn)速變化特性，用在四軸上就不合適了，四軸需要的是快速反應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速變化。用高速專(zhuān)用電調(diào)，IIC總線接口傳送控制信號(hào)，可達(dá)到每秒幾百上千次的電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，在四軸飛行時(shí)，姿態(tài)時(shí)刻能夠保持穩(wěn)定。即使受到外力突然沖擊，依舊安然無(wú)恙。 
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