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无刷直流电机的电流闭环控制

无刷直流电机是较为常见的一种电机，可以应用于许多领

域，例如机器人、无人机、车辆、电器等。无刷直流电机被广

泛应用的原因之一是其控制方式相比于传统的直流电机，更为

灵活、有效率更高，以及其具有较高的功率密度，因此在有限

的空间内可以输出更大的功率。本文旨在阐述无刷直流电机的

电流闭环控制，介绍该控制方式的工作原理和优点以及实现过

程。

一、无刷直流电机的电流控制

无刷直流电机的控制方式主要分为速度控制和电流控制。

对于大多数应用而言，电流控制是其最基本的控制方式。因为

在实际使用中，无刷直流电机的载荷通常是不稳定的，如果采

用速度控制来控制负载，则电机的性能稳定性会受到一定的限

制。因此，采用电流控制是保证无刷直流电机性能及安全的重

要手段。

简单来说，电流控制就是通过控制电机的输入电压和电机

内部的控制器电路，使其输出恰当大小的电流数值，来控制电

机的动力系统。通过实时测量电机的电流，利用反馈回路来调

节输入电压大小，从而实现稳定的输出电流，并控制电机的转

速和输出功率。这样，无刷直流电机就可以在负载发生变化时，

通过电流控制来稳定输出并避免发生过载。

二、电流闭环控制的原理和优点

作为一种常见的电流控制方式，电流闭环控制主要通过测

量电机实时的电流值来实现控制。具体而言，电流闭环控制分

为两类，即速度电流闭环控制和电流电流闭环控制。其中速度

电流闭环控制主要的目的是控制电机的转速，根据测量的电机

转速并反馈到程序中，调节电机的输入电压。而电流电流闭环

控制的主要目的则是控制电机的输出电流。

相比于其他的无刷直流电机控制方式，采用电流闭环控制

具有多个优点：

1.较高的控制精度

通过实时测量电机电流值，可以更为准确地调节电机的输

入电压，在电机运行过程中及时修正电机的误差，从而实现更

为准确的电机控制。

2.节能

在实际使用中，许多应用中的电机并不是一直处于工作状

态，而是在间歇性的负载中运行。此时，采用电流闭环控制能

够更快速地适应负载变化，从而更有效地节省能源消耗。

3.转速控制灵活性强

采用电流闭环控制能够对电机的转速进行更为灵活、更加

精细的控制。通过调节电机的输入电压，可以实现电机的平稳

启动以及平滑的降速，增加电机的使用寿命并提高工作效率。

4.对于负载变化的适应能力强

在实际应用中，电机的负载常常存在着不稳定、突变的情

况，此时采用电流闭环控制能够对负载变化更快速地进行调整

和适应，从而保证电机在恰当的输出电流范围内工作。

三、电流闭环控制的实现过程

在实现电流闭环控制时，需要将电机实时的电流值通过传

感器等方式进行测量，并将测量得到的电流数值传输到控制电

路中，通过比较实际的电流值和期望值，调整电机的输入电压，

进而控制电机的输出。在此基础下，实现电机的转速控制和输

出功率的控制。

具体而言，电流闭环控制主要步骤如下：

1.电流测量

需要通过传感器等方式实时测量电机的电流值，并将其传

递到控制电路中。常见的电流测量传感器有霍尔电流传感器、

电压互感器、电流变压器等。

2.误差计算

通过比较实测电流和期望电流之间的误差值，计算出误差

的大小和方向。这一步需要使用PID控制两个重要的变量：偏

差、积分、微分，并控制这三个变量的权重。

3.控制回路

通过调整控制回路中的参数，根据误差的大小和方向来调

整电机的输入电压，以达到期望的输出电流值。一般情况下，

电机控制回路采用开环控制或者闭环控制。开环控制只需要将

预定的目标参数输入控制器即可，这种方法不会受到任何外部

因素的影响。而闭环控制则需要具备反馈回路，根据传感器的

反馈信号来进行反馈控制，以更好地适应实际负载变化。

4.控制电压的调节

通过对控制回路中的参数进行调节，使其作用在控制器上，

控制器通过控制输入电压，以达到实现精准电流控制的目的。

四、总结

无刷直流电机的电流闭环控制是一种高效且精确的电机控

制方式，可以通过实时测量电机的电流值来保证电机的稳定输

出，并可适应负载变化。采用电流闭环控制，可以有效提高电

机的精密控制能力和电机性能，更好地适应实际的工作环境。

因此，在实际工程应用中，电流闭环控制是一种不可或缺的自

动控