最清晰的BLDC永磁无刷电机矢量控制算法入门.PDF

BLDC 永磁无刷电机永磁无刷电机 电机控制算法电机控制算法 永磁无刷电机永磁无刷电机 电机控制算法电机控制算法 无刷电机属于自換流型( 自我方向轉換)，因此控制起来更加复杂。 BLDC 电机控制要求了解电机进行整流转向的转子位置和机制。对于闭环速度控制，有两个附加 要求，即对于转子速度/或电机电流以及PWM 信号进行测量，以控制电机速度功率。 BLDC 电机可以根据应用要求采用边排列或中心排列PWM 信号。大多数应用仅要求速度变化操 作，将采用6 个独立的边排列PWM 信号。这就提供了最高的分辨率。如果应用要求服务器定位、 能耗制动或动力倒转，推荐使用补充的中心排列PWM 信号。 为了感应转子位置，BLDC 电机采用霍尔效应传感器来提供绝对定位感应。这就导致了更多线的 使用和更高的成本。无传感器BLDC 控制省去了对于霍尔传感器的需要，而是采用电机的反电 动势（电动势）来预测转子位置。无传感器控制对于像风扇和泵这样的低成本变速应用至关重要。 在采有BLDC 电机时，冰箱和空调压缩机也需要无传感器控制。 空载时间的插入和补充空载时间的插入和补充 空载时间的插入和补充空载时间的插入和补充 大多数BLDC 电机不需要互补的PWM、空载时间插入或空载时间补偿。可能会要求这些特性的 BLDC 应用仅为高性能BLDC 伺服电动机、正弦波激励式BLDC 电机、无刷AC 、或PC 同步电 机。 控制算法控制算法 控制算法控制算法 许多不同的控制算法都被用以提供对于BLDC 电机的控制。典型地，将功率晶体管用作线性稳 压器来控制电机电压。当驱动高功率电机时，这种方法并不实用。高功率电机必须采用PWM 控 制，并要求一个微控制器来提供起动和控制功能。 控制算法必须提供下列三项功能： • 用于控制电机速度的PWM 电压 • 用于对电机进整流换向的机制 • 利用反电动势或霍尔传感器来预测转子位置的方法 脉冲宽度调制仅用于将可变电压应用到电机绕组。有效电压与PWM 占空度成正比。当得到适当 的整流换向时，BLDC 的扭矩速度特性与一下直流电机相同。可以用可变电压来控制电机的速度 和可变转矩。 功率晶体管的换向实现了定子中的适当绕组，可根据转子位置生成最佳的转矩。在一个BLDC 电机中，MCU 必须知道转子的位置并能够在恰当的时间进行整流换向。 BLDC 电机的梯形整流换向电机的梯形整流换向 电机的梯形整流换向电机的梯形整流换向 对于直流无刷电机的最简单的方法之一是采用所谓的梯形整流换向梯形整流换向。 梯形整流换向梯形整流换向 图图1：用于：用于BLDC 电机的梯形控制器的简化框图电机的梯形控制器的简化框图 图图 ：：用于用于 电机的梯形控制器的简化框图电机的梯形控制器的简化框图 在这个原理图中，每一次要通过一对电机终端来控制电流，而第三个电机终端总是与电源电子性 断开。 嵌入大电机中的三种霍尔器件用于提供数字信号，它们在60 度的扇形区内测量转子位置，并在 电机控制器上提供这些信息。由于每次两个绕组上的电流量相等，而第三个绕组上的电流为零， 这种方法仅能产生具有六个方向共中之一的电流空间矢量。随着电机的转向，电机终端的电流在 每转60 度时，电开关一次 （整流换向），因此电流空间矢量总是在90 度相移的最接近30 度的 位置。