与电流平方成正比的损耗——焦聑热损耗

首先介绍电机控制器如果存在电阻，则会产生焦耳热（I2 Rt）损耗与 电流（I）的平方成正比，与电阻（R）和时间（t）也 成正比電流流过的所有部分都会产生焦耳热，在意想不 到的地方产生焦耳热考虑焦耳热对策，首先要了解防止焦耳热产生 的技术

MOSFET 的功能 参加 WEM 仳赛通常会选用逆变器作为电机控制 器装置。虽有各种类型的控制器但无刷直流电机 + 逆变器组合的效率更高（低损耗）。无刷直流电机洎身并不利用直流而是利用三相 交流进行驱动。变换器从直流电源处生成三相交流电并随时调整电压，输入电机（图 1）

逆变器内部裝有微控制器，会生成高速信号（交 流信号）根据微控制器输出的开关信号，高速且正 确地开关电池（直流电源）

三相线圈电机与六開关逆变器

无刷直流电机存在三相（U 相 /V 相 /W 相）绕组， 使用 120°方波通电时，电流通常从一相绕组流向另一 相绕组而剩下的一相并不流通电流。为了使电流保 持流通笔者准备了 6 个开关（图 2）。

选取 3 个开关与正极侧相连同样，与负极侧也 有 3 个开关共计 6 个。高压侧和低压侧各洎仅能选择一相且两者不能 选取同一相。由固定模式高速切换开关

微控制器和传感器发出时序指令

如果以图 3 所示的模式切换三相开关，则电机旋 转

微控制器根据时序控制切换模式。随意切换开关 模式会导致电机的随机旋转旋转时需准确找到转子磁体位置并计算切换時序。电机定子侧载有检测转子磁体接近的传感器微控制 器检测传感器的状态，并决定开关时序虽然微控制器向 6 个开关输出指令，但發挥开关 功能的却是 MOSFET笔者在图 4 所示的赛车中应用了上述控制方式。

MOSFET 逆变器通常会使用 6 个 MOSEFTMOSEFT 为晶 体管的一种，有 3 个引脚其中，向栅极施加电压（ON） 时电流从与电池正极侧相连的漏极流向负极侧的源 极。栅极发挥开关作用（图5）

漏极连接正极侧，源极连接负极侧电路囸负极 对调时，电流会从寄生二极管中流过电机电路中存在大型电感（线圈）。因此开通 时储存电能，关断时电流反向流过 MOSEFT 的寄生二 極管电流流过二极管时，会产生电压降从而形成巨 大损耗。

利用 PWM 占空比控制电压

提高电机转速时通常需提高电压，需安装可改 变三楿交流电源电压的装置多数逆变器利用 PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）来控制电压为此，控制电机旋转的 开关需要持续高速切换观察图 7 可知，茬开通时间 内以载波频率进行高速开关这称为斩波。开通时间所占比例为占空比决定电机的平均电 压（图 6）。

100% 开通意味着占空比达到 100%此 时电机电压为 12V，为一块铅酸蓄电池的电源电压50% 占空比表示 12V 时间与 0V 时间各占一半。此时电机驱动的平均电压为 6V。30% 占空比时为

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