永磁电机控制原理及方案开发实践

2023-05-11 10:19 电机控制永磁

　　一授课背景

　　本课程是专门针对电机控制软件、硬件、测试、技术支持等相关人员量身打造的一款技术培训课程。对于从事电机控制专用MCU芯片服务相关的人员有很大的帮助。本课程尤其适用于从事电动工具、电动自行车、风机控制、水泵控制、智能家居等行业的电机控制技术人员。

　　电机是工业和生活设施的主要动力，随着电气化和现代社会自动化程度的发展，电机的作用越来越大，电机行业永远是一个朝阳的产业，社会自动化程度越高，人类会变得越懒惰，越是需要电机来解放人类的体力劳动，电机拖动系统应运而生。电机拖动在我们的生活中无处不在，小到我们常用的剃须刀、筋膜枪、智能门锁；大到冰箱压缩机、洗衣机电机、电动汽车等。电机拖动绝不仅仅是转起来而已，我们需要的是更高效率高能量转换率的电机控制方案。

　　随着社会智能化的加速，随着智能家居万物互联的逐渐兴起，电机拖动已经越来越多地覆盖在我们生活的周围。社会对电机控制的专业人才需求也越来越旺盛。目前社会上电机控制专业人才整体还是体现出理论知识薄弱、实操能力弱、不会分析具体问题等特点。究其原因，主要是以下几点：一是电机学课程比较枯燥乏味，需要比较深的数学理论功底，课程缺乏趣味性，导致高校学生不喜欢选择这门课程；二是在学校里虽然有理论课程支撑，但是实际的电机控制方案需要更多的是理论联系实际，需要很强的实操能力，仅凭学校里面学的仿真不足以真实地反映出实际的电机使用工况；三是电机控制需要比较强的综合知识能力，对于电力电子器件需要有一定的知识积累，电机控制，并不是软件会编程就可以，一个好的电机控制工程师是需要软硬件结合，整体考虑去解决实际问题，对于很多由于电力电子器件及电机本身的感性负载特性带来的一些问题，需要可以精准的定位到问题所在并且解决它。

　　因此，许多电气电子专业的毕业生和一些刚加入到电机控制行业的专业技术人员急需找到一个可以让他们入门并且看到未来的课程，一个既有理论知识，又有实际软件编程教学，又有实际硬件设计教学，还有软件修改项会带来哪些变化并且可以用示波器观察讲解这样的一门课程。这门课程既可以让他们快速提升专业理论知识又能短期掌握实操技能，本课程正是基于这些需求精心策划开发出的一款培训课程。

　　二课程简介

　　课程内容由四大板块组成，每个板块都有详细的实际案例解析，也会提前介绍相关的理论知识、硬件设计要点、软件实现详解等，在每个模块的最后部分都是实际应用案例的详细解析，多数是基于锂电池电压平台开发，课上学员们就可以互动调试，可以根据讲解的参数修改说明适当修改，通过示波器实际观察波形：

单相永磁直流无刷电机控制部分，从直流电机基本理论出发，全面介绍直流电机的反电势、电磁转矩等内容，对直流电机的启动、运行、制动等特点全面分析，了解直流电机的工作特点。最后，通过使用单相无刷电机的DC-FAN方案，从霍尔传感器、控制方案硬件设计、SPWM原理、软件实际实现等几个方面完整的介绍DC-FAN方案，课上的学员们可以一起互动学习。
三相永磁直流无刷电机控制部分，会详细介绍三相直流无刷电机的工作原理，其中可以体会同步电机和异步电机的异同，对于目前常用的无霍尔传感器的直流无刷电机控制，也会详细介绍常用的反电势过零点检查方式，以及实现中的ADC和比较器方法介绍，对于常用的无位置传感器的直流无刷电机控制的几种常用的启动方式也会详细介绍，经常遇到的问题及解决方法也会详细介绍。最后通过一个随身吸这个案例全面剖析无位置传感器方式的实现，从随身吸的需求分析，硬件设计选择、MOSFET基本原理及开关过程详解、软件底层实现等几个方面进行解析，课上学员们可以拿起小型示波器、小电机、控制板一起动起来，完成超火爆的随身吸方案开发。
三相永磁同步电机控制部分，从PMSM的结构、基本原理、物理特性、数学模型等几个方面做理论上的详细介绍，对于PMSM的控制，矢量控制、直接转矩控制（DTC）都会介绍，常用的弱磁、MTPA等矢量控制方式也会详细介绍。本部分还会重点介绍SVPWM的原理及其软件具体实现方式，坐标变换及其常用的软件实现也会详细介绍。最后通过一个使用霍尔位置传感器的童车方案做FOC的实现精讲，本部分还会详细讲解电流采样中常用的单电阻、双电阻、三电阻采样的实现及注意事项，对于霍尔传感器的角度估算也会介绍，由于本例的方案无法现场演示，会通过一些视频及波形图片给学员进行详细解析。
无位置传感器的FOC控制部分，会详细介绍滑模观测器的原理，让大家全面了解滑模的优缺点。对于常用的基于反正切函数的转子位置估计和基于锁相环的转子位置角度估计会详细介绍。在具体的案例中，目前火爆的暴力风扇方案全面剖析，从需求、硬件设计、软件实现详细解读，在最后的实例互动中，可以一起拿起示波器、电机、控制器一起完成SensorLessFOC的方案开发，学员们都可以搞起来暴力风扇。

　　课程集电机学原理、电力电子技术、控制器开发等于一身，力求由浅入深，降低基础门槛；深入浅出，讲解通俗易懂；既注重基础理论又兼顾实战操作，既有理论推演又有实战案例，既顾及新手上路又关注能力提高。

　　三授课老师　

　　丛凤龙，硕士研究生。从事电机控制十余年，在行业内有较高的专业威望和学术造诣，理论基础扎实，参与主导完成过电动自行车控制器、电动工具控制器、风机类控制器，汽车散热风扇，汽车水泵，汽车油泵，座椅通风，天窗控制等方案的开发，量产经验丰富。拥有多项电机控制算法的发明专利及多项控制器的实用新型专利。西莫电机圈技术团队电控领域负责人。

　　四授课对象

　　◆ 电机控制行业软件工程师、硬件工程师、测试工程师、技术支持工程师、服务工程师、销售工程师、项目经理等；

　　◆ 新入职或即将入职的大学生、研究生；

　　◆ 非电机专业有专业拓展意向或改行电机控制的专业技术人员。

　　五课程收获

　　通过本课程的学习，可迅速使自己电机控制专业理论和实际操作技能得到跨越式提高；对行业新手，可快速入门进入工程技术人员角色，胜任简单的电机控制技术工作，熟悉相关软硬件的设计流程。

　　六课程大纲

　　可能视报名学员所在领域和工作岗位不同授课内容有少许增减，以现场授课内容为准；也欢迎大家在预报名填表的时候提出您的需求和建议。每天课程结束之前安排互动交流环节，现场答疑和交流。