驅動永磁同步電動機硬體設計到底有哪些難點？

01-12

謝邀啊。

「驅動永磁同步電動機硬體設計有哪些難點」這個問題，要先從「驅動永磁同步電動機需要哪些硬體電路」說起。所以下面分兩部分講解：

一、都需要什麼硬體電路？？

圖1 一般永磁同步電機驅動系統控制框圖

如圖1所示，是一個一般永磁同步電動機驅動系統的矢量控制框圖，請忽略"FSPM電機"，就把它當做PMSM電機就好。

針對這個控制框圖，我們可以得出其各個部分所需要的硬體電路。

圖2 各部分所需要的硬體電路（原諒我沒時間重新作圖了，這是我本科畢設的答辯PPT）

如圖2所示，所有的演算法部分都在主控晶元的最小系統中完成，主控晶元可以是DSP可以是單片機可以是ARM；逆變器中需要主電路及其驅動電路；採樣部分需要電壓、電流感測器及其調理電路和硬體保護電路；位置信號部分需要旋變的R/D轉換電路或者光電編碼器的隔離整形電路。還有其他種種通訊啊顯示啊等等細枝末節沒有列入。

綜上所述，完成一個永磁同步電機驅動系統，所需要的硬體電路應包括兩大部分：

1、控制板

控制板中又包含：

1.1 主控晶元的最小系統；

讓你的主控晶元能正常工作，通常包含電源、晶振、複位和電平匹配晶元等

1.2 各電壓、電流感測器的信號調理電路；

給你的主控晶元提供能夠識別的、穩定的、盡量無干擾的反饋信號

1.3 轉子位置信號的調理電路；

對於旋轉變壓器來說，通常是一個R/D轉換電路；對於光電編碼器來說，通常是一個隔離加整形的電路；都是為了提供你的主控晶元能夠識別的、穩定的轉子位置信號

1.4 硬體保護電路；

沒什麼好說的，就是保護啊

1.5 外部介面；

外接按鍵啊、顯示啊、CAN卡啊等等的私人定製介面。

2、主電路和驅動板

2.1 主電路

就是IGBT/MOSFET等功率器件。

2.2 驅動電路

就是把主控晶元給出的控制信號進行隔離放大，使之能驅動主電路。

不考慮其他只完成基本控制，大概就需要以上這些了。

二、有哪些難點？？

難點么這東西就見仁見智了，有的人電子出身的，本身硬體電路設計能力就強，你把原理告訴他，什麼都不難，但是有人從來沒搞過硬體，那就什麼都難，都要從頭學。

還是按照上面列出的順序來說，有一些很細節的東西我也沒有做的很好，只是湊合用，驗證演算法什麼的。

1、控制板

1.1 最小系統

難么？主控晶元能工作就可以說成功了，但是難點在於讓主控晶元在各種情況下都能工作，所以抗干擾能力要強啊！這東西不工作了整個系統就變植物人啊！

1.2 反饋信號的調理電路

這個電路呢，不同的主控晶元、不同的感測器需要的電路都不一樣，基本也就都是由跟隨放大這些東西組成的，難倒是不難的，就是要考慮一些濾波截止頻率啊、放大倍數精度啊這些比較細節的問題。

1.3 轉子位置信號的調理電路

同上。

1.4 保護電路

我個人覺得這東西的難點在於保證提供保護作用的同時要保證不能誤觸發！媽蛋因為保護電路誤觸發啊炸過管子啊！兩千多的IGBT啊！！嘭一下就沒有了啊！也沒有爆米花啊！

1.5 介面電路

視要接的東西而定。

2、主電路和驅動電路

2.1 主電路

這東西有什麼難點？不就是把IGBT或者MOSFET排排好就好了嗎？大家向右看齊報個數就搞定了吧？？

一個老師跟我說有個東西叫雜散電感！搞不好會炸管子哦！所以我覺得這是個難點，嗯，會炸管子的都是難點。

2.2 驅動電路

首先驅動能力要夠，其次抗干擾能力要夠，這就是難點。

就好比我好不容易把最小系統做的無比堅強，在南極冰層里都能工作，這時候他告訴驅動電路：「我們一起搞起吧！」，驅動電路突然被冷風一吹，耳朵一抖，聽成了「我們一起搞基吧！」，並忠實的傳達給了主電路，然後就會發生一段凄美的類似愛情故事。主電路就該炸了啊！！

其實呢，現在的主電路和驅動電路好多都是集成在一起的，也就是說你只要給驅動信號就好了，所以這一塊的難點實際已經轉移到功率器件商那邊了，當然帶驅動的都很貴的。

圖3 五相電機對拖驅動系統

圖3是我最近剛剛搭好的做五相演算法實驗用的平台，很簡陋的基本控制系統的組成大概就是這個樣子的吧。

實際所有的硬體設計在入門之後都是不難的，難點的全都在於細節，也就是說你只要努力都能完成，但是想要做好就要付出加倍的努力和時間了。

世間的所有事情也大都如此。

本題有些答非所問了，也是這個問題實在太大了，所以有具體問題歡迎具體分析討論！

最後，歡迎挑錯指正！

難點主要在軟體演算法。硬體大同小異。