无感无刷电机电调设计：换相策略与效率影响

"本文档主要介绍了无感无刷直流电机的电调设计，包括电机的基础知识、电调的硬件设计和软件设计。" 在无刷直流电机的运行中，换相策略是至关重要的，它直接影响电机的性能和效率。文中提到了两种不同的换相策略。第一种策略是基于时间间隔的换相方法，即在检测到C相过零点后，根据之前AB相通电到检测到C相过零点前半段时间T1，等待相同的时间再进行换相。这种方法假设转子在0°~60°的角度范围内转速相对稳定，可以确保换相发生在转子转过30°的时刻。 另一种策略是即时换相，即在检测到C相过零点时立即执行换相，不等待转子进一步转动30°。这种做法可能会导致短暂的效率损失，因为当转子未完全转过30°时，新导通的CC'线圈不会产生电磁力。然而，如果电机工艺良好，磁感应强度的变化足够快，这种损失可以忽略不计。 无刷直流电机的基础知识包括三个基本定则：左手定则、右手定则（安培定则一）和右手螺旋定则（安培定则二）。这些定则是理解电机工作原理的关键。电机的工作原理涉及磁回路分析，以及内外转子结构的差异。转矩的理论分析涵盖了绕组结构、转子磁场分布、受力分析和近似模型。 电调设计涵盖了电池电压监测、换相控制、驱动电路（如六臂全桥驱动电路和功率场效应管的选择）、电流检测、反电势过零检测等。软件设计方面，重点在于电流检测、定时器延时、PWM信号的产生、过零事件检测和电机换相的实现，还包括启动算法、MOSFET自检以及通信模块如PPM解码、TWI总线通信和串口通信。 这些内容对于理解无感无刷电机的工作机制、优化电调设计以及提高电机性能具有重要指导意义，特别适用于四轴飞行器、航模等应用中的无刷电机控制。