TI Motor Control Compendium：入门与实例详解

电机控制是电气工程中的关键领域，它涉及对电动机的性能进行精确调节和优化，以实现高效的能效和操作可靠性。本文档《2010-2011 Motor Control Compendium》由Dave Wilson撰写，他当时担任TI（德州仪器）的电机控制应用经理，这是一份详尽的指南，旨在帮助读者理解电机控制的基本原理和技术。Nikola Tesla，交流感应电机的发明者，对于电机控制的复杂性有着深刻的理解，他的评价表达了这份资料的珍贵之处。 电机控制的核心技术包括以下几个方面： 1. **交流感应电机（AAC Induction Motor，ACIM）**：这是一种广泛应用的电机类型，利用电磁感应原理工作，广泛用于工业和家用电器中。 2. **空气隙（Airgap）**：电机内部磁通与转子之间存在空气隙，这是决定电机性能的重要参数，通过调整空气隙可以影响电机的效率和响应速度。 3. **直流电机控制**： - **有刷直流电机（Brush DC, BDC）**：带有机械刷的电机，通过改变电流方向来控制扭矩。 - **无刷直流电机（Brushless DC, BLDC）**：通过电子换向取代机械刷，常用于需要高精度和效率的应用。 - **永磁同步电机（Brushless Permanent Magnet, BPM）**：利用永久磁铁提供磁场，与交流控制相结合，提供高效能。 4. **脉冲宽度调制（PWM）**：一种调制技术，通过改变脉冲的宽度来控制电机电流，分为中心对齐（CC）、双极（Bipolar）和半桥（HalfBridge）等不同形式。 5. **制动技术**： - **动态制动**：通过反转电流方向来将电机动能转化为热能，实现停车或减速。 - **电枢电流注入（DC Bus Injection）**：在电机运行时增加额外的电流，用于制动或功率回收。 6. **反馈和前馈控制**： - **反馈**：通过检测电机状态来调整控制信号，确保电机按照预定的性能运行。 - **前馈**：预测未来电机状态并预先做出调整，提高系统的稳定性和响应速度。 7. **矢量控制技术**： - **直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）**：一种直接针对电机物理量进行控制的方法。 - **场定向控制（Field Oriented Control, FOC）**：通过分解电机控制为d和q轴，提高控制精度和动态性能。 - **电子换向电机（Electronically Commutated Motor, ECM）**：采用电子元件取代机械换向器，实现更高效率。 8. **编码器和位置感知**：使用编码器测量电机转子的位置，为反馈控制提供精确数据。 9. **驱动器与接口**： - **门极驱动器（Gate Driver）**：负责开关电源到电机绕组的电子信号。 - **HH桥和半桥电路**：不同的电机驱动电路结构，用于控制电压和电流。 10. **效率和功率管理**：电机控制涉及如何最小化能量损失，提升系统整体效率，如死区时间、失真及其影响。 这份资源是电机控制学习者的宝贵参考资料，无论是初学者还是专业工程师，都可以从中找到深入理解和实践应用的基础知识。