无刷直流电机控制的概念及原理是什么（无刷直流电机控制技术）

无刷直流电机控制电路

如果需要电机旋转，就需要给电机转子一个旋转磁场。对于三相无刷直流电机来说，直流电压源只为三相逆变器提供恒定电压，因此直流电需要通过三相逆变器转换为三相电流，为电机中的不同线圈对通电。顺序。

BLDC电机可以通过下图所示的三相逆变电路来实现电机的换相逻辑。本质上是通过控制Q0~Q5开关的通断来控制右侧三相A、B、C电机的定子。为了产生所需的正弦电压，我们需要控制的是这六个开关的开关周期。这里涉及到一个算法，我们后面会讲到，就是空调矢量脉宽调制（SVPWM）。

下图中的BLDC 电机在非驱动端的定子中嵌入了三个霍尔传感器。正如我们上面提到的，每当电机旋转60 电角度时，其中一个霍尔传感器就会改变状态。所以完成一个点循环需要六个步骤。

带霍尔传感器的BLDC 电机控制电路

那么对于没有霍尔传感器的BLDC电机电路，我们如何确定电机转子的位置呢？

无霍尔传感器的BLDC 电机控制电路

这里需要引入反电动势的概念。当电机旋转时，每个线圈绕组都会产生反电动势。根据楞次定律（来、拒、留、增、减），电动势的方向与线圈绕组的电压相反，而这个反电动势的极性与励磁电压相反。

霍尔传感器信号、反电动势、输出扭矩和电流对比图：

我们可以看到，电机每次换向，即霍尔传感器信号跳变，一绕组为正，一绕组为负，一绕组保持开路状态。此时，反电动势的电压极性由正变负或由负变正，即反电动势过零值。这是我们通过识别反电动势的零交叉点来识别转速位置反转的过程。

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BLDC电机控制算法的选择

简单来说，BLDC电机有两种控制方式：六步换向方波控制和磁场定向控制（FOC）。

BLDC 电机和永磁同步电机(PMSM) 的结构相似。一般来说，PMSM电机的控制通常只采用磁场定向控制方法。

六步换向方波控制方法比磁场定向控制方法简单。一次只有两相通电，不需要帕克和克拉克变换。但六步换向方波控制的转矩脉动较大，噪声较大。这里我们只讲磁场定向控制方法。

一对磁极和两对磁极的BLDC电机运行动画

磁场定向控制（FOC）是一种高性能交流电机控制策略，可以实现电压矢量控制，从而实现电机定子磁场的矢量控制。可以保证定子磁场和转子磁场始终保持90，在一定电流下达到最大电压。扭矩输出。 FOC具有良好的低速模式控制性能（性能取决于速度反馈方式）、优异的正向和反向切换性能，并且FOC可以进行电流（扭矩）、速度、角度三种闭环控制。采用正弦波控制，噪声会比方波控制小很多。