無(wú)刷直流電機的控制模式

    無(wú)刷直流電機是在有刷直流電動(dòng)機的基礎上發(fā)展起來(lái)的。它具有無(wú)級調速、調速范圍寬、過(guò)載能力強、線(xiàn)性度好、壽命長(cháng)、體積小、重量輕、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)。它解決了無(wú)刷直流電機存在的一系列問(wèn)題，廣泛應用于工業(yè)設備、儀器儀表、家用電器、機器人、醫療器械等領(lǐng)域。無(wú)刷電機因為沒(méi)有電刷自動(dòng)換向，所以需要用電子換向器換向。無(wú)刷直流電機驅動(dòng)器實(shí)現了這種電子換向功能。

目前主流的無(wú)刷電機控制方式有如下三種：

1、方波控制：也稱(chēng)為梯形波控制、120°控制、6步換向控制

    方波控制方式的優(yōu)點(diǎn)是控制算法簡(jiǎn)單、硬件成本較低，使用性能普通的控制器便能獲得較高的電機轉速；缺點(diǎn)是轉矩波動(dòng)大、存在一定的電流噪聲、效率達不到大值。方波控制適用于對電機轉動(dòng)性能要求不高的場(chǎng)合。方波控制使用霍爾傳感器或者無(wú)感估算算法獲得電機轉子的位置，然后根據轉子的位置在360°的電氣周期內，進(jìn)行6次換向（每60°換向一次）。每個(gè)換向位置電機輸出特定方向的力，因此可以說(shuō)方波控制的位置精度是電氣60°。由于在這種方式控制下，電機的相電流波形接近方波，所以稱(chēng)為方波控制。

2、正弦波控制

    正弦波控制方式使用的是SVPWM波，輸出的是3相正弦波電壓，相應的電流也是正弦波電流。這種方式?jīng)]有方波控制換向的概念，或者認為一個(gè)電氣周期內進(jìn)行了無(wú)限多次的換向。顯然，正弦波控制相比方波控制，其轉矩波動(dòng)較小，電流諧波少，控制起來(lái)感覺(jué)比較“細膩”，但是對控制器的性能要求稍高于方波控制，而且電機效率不能發(fā)揮到大值。

3、FOC控制：又稱(chēng)為矢量變頻、磁場(chǎng)矢量定向控制C控制

    正弦波控制實(shí)現了電壓矢量的控制，間接實(shí)現了電流大小的控制，但是無(wú)法控制電流的方向。FOC控制方式可以認為是正弦波控制的升級版本，實(shí)現了電流矢量的控制，也即實(shí)現了電機定子磁場(chǎng)的矢量控制。

    由于控制了電機定子磁場(chǎng)的方向，使得電機的定子磁場(chǎng)和轉子磁場(chǎng)始終保持90°，可以實(shí)現一定電流下的高轉矩輸出。FO控制方式的優(yōu)點(diǎn)是:轉矩波動(dòng)小、效率高、噪聲低、動(dòng)態(tài)響應快；缺點(diǎn):硬件成本高，對控制器性能要求高，電機參數匹配。