书籍@车用电机控制与实践

此思维导图介绍了直流电机、直流无刷电机和永磁同步电机的原理、设计及控制方法，希望能给大家带来帮助~

《车用电机控制与实践》

• 车用电机的应用及分类
  • 车用电机的发展现状
  • 车用电机发展趋势
    • 更安全
    • 更智能
    • 更节能
    • 无刷化
    • 极速化
  • 车用电机应用
    • 车身执行器
    • 安全相关执行器
    • 流体控制
    • 新能源汽车主驱电机
  • 车用电机控制算法
    • 无刷直流电机的方波控制策略
    • 永磁同步电机的磁场定向控制策略
    • 永磁同步电机的无传感器控制策略
  • 车用电机控制处理器概述
    • S12　MagniV 家族
    • 基于 Power 平台的 MPC574xP 系列
    • 基于 ARM 平台的 S32K1xx 和 KEA 系列
• 直流电机控制
  • 直流电机的工作原理
  • 直流电机的单向驱动
  • 直流电机双向驱动
  • 直流电机的 PID 闭环控制
    • PID算法原理
      • PID 算法的基本原理
        • 比例环节
          • 比例环节的作用是对偏差做出快速响应，KP越大，控制能力越强，但过大的KP会增大超调量（超过给定值的量）。另外，比例环节可以减少静态误差（稳定时与给定值比较的偏差），但不能完全消除。 使用比例环节把电机的转速从 0 提升到 2500r/min，提升过程比较快，但出现了超调，且存在静态误差。
        • 积分环节
          • 积分环节的作用是消除积累下来的偏差（静态误差）。在控制过程中，只要有偏差存在，积分环节的输出就不断增大，直到偏差E(t)=0，输出才可能稳定在某个值上。但积分环节会降低响应速度，增加超调量。TI越大，积分作用越弱。 先前的静态误差得到消除，电机趋于 2500r/min，但增加了另外一段超调量。
        • 微分环节
          • 微分环节根据偏差的变化趋势进行控制。偏差变化得越快，微分环节输出就越大，并且能在偏差值变大前进行修正。微分环节有利于减小超调量，克服振荡。TD越大，微分的作用越大 在比例环节的基础上加上微分环节，比例环节所产生的超调量得到有效压制，但依然存在静态误差
      • 增量式 PID 算法
    • PID速度闭环的电路原理
    • PID速度闭环的程序原理
      • PID 算法框图
      • PID 计算流程图
      • PID 计算代码
  • 直流电机控制在汽车上的应用实践
    • 防夹车窗控制器设计实例
      • 背景
      • 设计目标
        • ●　H 桥驱动 20W 的有刷直流电机。 ●　供电电压范围为 8～18V。 ●　电机的额定电流为 10A。 ●　完善的故障诊断功能，包含过电流保护、短路保护、过温保护、过电压保护和欠电压保护。 ●　LIN 通信及 bootloader 开发。
      • 整体设计
      • 硬件设计
      • 软件设计
• 步进电机控制
  • 工作原理
    • 等效结构图
    • 引线图
  • 单极性驱动
• 无刷直流电机的控制
  • 无刷直流电机的工作原理
    • 示意图
      • 三相全桥
    • 驱动方式
      • 方波驱动
      • 正弦驱动
        • SPWM
        • SVPWM
      • 驱动波形
      • 有位置传感器
      • 无位置传感器
      • 概要
    • 无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢，转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流，则电机只能产生不变的磁场，电机不能转动起来。只有实时检测电机转子的位置，再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流，使定子产生方向均匀变化的旋转磁场，电机才可以跟着磁场转动起来。
  • 无刷直流电机有感驱动
    • 通电组合和电枢磁场情况
      • 相序2
      • 相序3
      • 相序4
      • 相序5
      • 相序6
      • 相序1
      • 概要
    • 位置传感器
      • 霍尔传感器输出波形
      • 霍尔传感器输出码表
    • 有感驱动的电路原理
    • 有感驱动程序原理
  • 无刷电机无感驱动
    • 无刷直流电机的反向电动势计算
      • 对于无刷直流电机的无位置传感器控制，其手段是检测出电机各个相的反向电动势。
  • 冷却风扇应用实践
• 永磁同步电机FOC控制
  • 永磁同步电机 FOC 控制的工作原理
    • 无刷电机转矩变化
      • 传统控制方法
        • 传统的无刷电机方波控制法是：在定子的多对磁极上（绕线电磁铁），轮流产生固定方向的磁场，让转子往一对一对的磁极转过去，根据图 5-1 的分析，转子在转动过程中，转矩从最大值到零激烈变化，电机转动不稳定，效率低。
      • FOC控制方法
        • 而 FOC 的控制法是：驱动器一方面实时监测转子的磁场方向，另一方面产生旋转的定子磁场，并总是垂直于转子磁场（θ＝90°），那么不管转子在任何位置，都能输出最大的转矩，达到最好的效率。
    • 永磁同步电机的结构
      • 定子结构
        • 磁动势
        • 代入三相交流电
          • 合成磁动势
      • 转子结构
        • 非凸极
          • 当转子在不同的角度时，定子绕组的电感量不变
        • 凸极
          • 转子在不同的角度时，定子绕组的电感量是改变的，常见的是按余弦变化。造成凸极的主要原因是转子磁铁的安装方式，虽然转子的磁铁可以增大定子绕组的磁链，但是它和转子上的钢材相比，磁阻很大（和空气相近），会阻碍定子绕组自身的磁场传递，使定子绕组的电感量减少；
    • 非凸极电机电路模型
      • 定子三相电路模型
        • 等效电路模型
      • 定子坐标系
      • 旋转坐标系
    • 凸极电机电路模型
    • 转矩计算
    • 凸极电机的转矩轨迹
    • 凸极电机的电压和电流轨迹
    • 子主题