电机速度调控：无刷直流电机控制技术解析与比较

**BLDC电机控制策略概述**

在电机控制领域，无刷直流电机（BLDC）因其自换向特性而备受关注。要实现BLDC电机的闭环速度控制，皖南电机等品牌需要掌握电机整流转向的转子位置及其机制。此外，对转子速度、电机电流及PWM信号进行测量，是调控电机速度和功率输出的关键。

**PWM信号的选择**

根据应用需求，BLDC电机可选用边缘排列或中心排列的PWM信号。皖南电机价格表 显示，大多数应用场景仅需实现速度调节，因此采用6个独立边缘排列PWM信号即可，这提供了*高的分辨率。若需实现精确定位、能耗制动或反向驱动，则推荐使用中心排列的PWM信号。

**转子位置的感应**

BLDC电机通过霍尔效应传感器感应转子位置，提供绝对定位感应，但这导致线路增多，成本上升。无传感器BLDC控制则利用电机反电动势预测转子位置，对于风扇、泵等低成本变速应用至关重要。在冰箱、空调压缩机等应用中，皖南电机也需采用无传感器控制。

**空载时间的调整**

大多数BLDC电机无需额外的PWM、空载时间插入或补偿。仅在要求高性能BLDC伺服电机、正弦波激励BLDC电机、无刷AC或PC同步电机的应用中，才可能需要这些特性。

**控制算法**

众多控制算法被用于BLDC电机的控制。通常，功率晶体管作为线性稳压器来调节电机电压。但驱动高功率电机时，此方法并不适用。高功率电机需采用PWM控制，并配备微控制器实现启动和控制功能。

**PWM电压的控制**

控制算法需具备以下三项功能：控制电机速度的PWM电压、实现电机整流换向的机制、利用反电动势或霍尔传感器预测转子位置的方法。脉冲宽度调制用于将可变电压施加到电机绕组。有效电压与PWM占空度成正比。

**BLDC电机的梯形整流换向**

对于直流无刷电机，梯形整流换向是*简单的方法之一。图1：BLDC电机梯形控制器的简化框图，图示中，每次通过一对电机终端控制电流，第三个电机终端始终与电源断开。

**BLDC电机的正弦整流换向**

梯形整流换向不足以提供平衡、精确的无刷直流电机控制。这主要是因为在三相无刷电机（具有正弦波反电动势）中，转矩由以下等式定义：转轴转矩 = Kt[IRsin(θ) + ISsin(θ+120°) + ITsin(θ+240°)]。

**AC电机控制策略**

标量控制是一种简单的电机速度控制方法。矢量控制或磁场定向控制旨在在AC电机中重新创造正交关系，以控制转矩。

**AC电机的矢量控制：深入了解**

矢量控制算法的核心是Clarke转换、Park转换及其逆运算。通过Clarke和Park转换，可以将转子电流控制到转子区域。

**BLDC电机的矢量控制**

BLDC电机是磁场定向矢量控制的主要选择。采用FOC的无刷电机可以获得更高的效率，*高效率可达95%，并且在高速时也非常有效。

**步进电机控制策略**

步进电机控制通常采用双向驱动电流，其电机步进由按顺序切换绕组来实现。通常这种步进电机有3种驱动顺序：单相全步进驱动、双相全步进驱动、半步进模式。

**通用DC电机控制策略**

通用电机的速度控制，特别是采用两种电路的电机：相角控制和PWM斩波控制。相角控制是通用电机速度控制的*简单方法。PWM控制是通用电机速度控制的更先进解决方案。