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无刷直流电机常用控制方式比较

2017年03月10日 10:36 次阅读

无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的,具有无极调速、调速范围广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等优点,解决了有刷电机存在的一系列问题,广泛应用于工业设备、仪器仪表、家用电器、机器人、医疗设备等各个领域。由于无刷电机没有电刷进行自动换向,因此需要使用电子换向器进行换向。无刷直流电机驱动器实现的就是这个电子换向器的功能。

无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的,具有无极调速、调速范围广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等优点,解决了有刷电机存在的一系列问题,广泛应用于工业设备、仪器仪表、家用电器、机器人、医疗设备等各个领域。由于无刷电机没有电刷进行自动换向,因此需要使用电子换向器进行换向。无刷直流电机驱动器实现的就是这个电子换向器的功能。

目前,主流的无刷直流电机的控制方式有3种:FOC(又称为矢量变频、磁场矢量定向控制)、方波控制(也称为梯形波控制、120°控制、6步换向控制)和正弦波控制。那么这3种控制方式都各有什么优缺点呢?

方波控制

方波控制使用霍尔传感器或者无感估算算法获得电机转子的位置,然后根据转子的位置在360°的电气周期内,进行6次换向(每60°换向一次)。每个换向位置电机输出特定方向的力,因此可以说方波控制的位置精度是电气60°。由于在这种方式控制下,电机的相电流波形接近方波,所以称为方波控制。

方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低,使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速;缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。

正弦波控制

正弦波控制方式使用的是SVPWM波,输出的是3相正弦波电压,相应的电流也是正弦波电流。这种方式没有方波控制换向的概念,或者认为一个电气周期内进行了无限多次的换向。显然,正弦波控制相比方波控制,其转矩波动较小,电流谐波少,控制起来感觉比较“细腻”,但是对控制器的性能要求稍高于方波控制,而且电机效率不能发挥到最大值。

FOC控制

正弦波控制实现了电压矢量的控制,间接实现了电流大小的控制,但是无法控制电流的方向。FOC控制方式可以认为是正弦波控制的升级版本,实现了电流矢量的控制,也即实现了电机定子磁场的矢量控制。

由于控制了电机定子磁场的方向,所以可以使电机定子磁场与转子磁场时刻保持在90°,实现一定电流下的最大转矩输出。FOC控制方式的优点是:转矩波动小、效率高、噪声小、动态响应快;缺点是:硬件成本较高、对控制器性能有较高要求,电机参数需匹配。由于FOC的优势明显,目前已在很多应用上逐步替代传统的控制方式,在运动控制行业中备受青睐。

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许多终端市场和应用中的一个明显趋势是用高效率的无刷直流电机(BLDC)替换交流电机或机械泵。要实现电...

发表于 2017-02-09 17:16 339次阅读
提高无刷直流电机控制性能从传感器入手三步走

电机控制老司机贡献电机控制算法口诀

这是从浩瀚书海中发现的电机控制算法口诀,作者为电机控制高手,喜欢电机控制工程师们能熟背口诀,那设计效...

发表于 2017-02-09 17:04 510次阅读
电机控制老司机贡献电机控制算法口诀

电机控制常用操作技巧及方法

在第三次科技革命后的几十年来,世界经济在科技力量的带动下迅速发展,也使很多行业看到了崛起的契机,电气...

发表于 2017-02-09 17:03 283次阅读
电机控制常用操作技巧及方法

磁阻角度和线性位置测量

图1所示紧凑型双芯片电路提供非接触式各向异性磁阻 (AMR)测量解决方案,可用于角度或线性位置测量。...

发表于 2017-02-09 16:25 290次阅读
磁阻角度和线性位置测量

Microchip无传感器永磁同步电机控制

本文讨论的FOC电机控制固件基于 Microchip的dsPICDEM MC1电机控制开发板。FOC...

发表于 2017-01-20 15:30 920次阅读
Microchip无传感器永磁同步电机控制

英飞凌PMSM电机控制系统的解决方案

永磁同步电机PMSM的特性决定了控制系统的复杂性,较为常见的PMSM电机控制系统主要由驱动器、主控制...

发表于 2017-01-20 14:58 2073次阅读
英飞凌PMSM电机控制系统的解决方案

东芝单芯片低脚数MCU可实现多电机控制

东芝公司旗下存储与电子元器件解决方案公司今日宣布,公司已成功研发出一个新的微控制器产品族—“M4K族...

发表于 2017-01-20 11:38 361次阅读
东芝单芯片低脚数MCU可实现多电机控制

意法半导体推出了处理性能强大的智能电机控制单封装...

横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,STM...

发表于 2017-01-20 11:20 384次阅读
意法半导体推出了处理性能强大的智能电机控制单封装...

2022年全球运动控制市场规模将达到228.4亿...

电机广泛应用于工农业生产之中,对于我们的日常生活有着重要的作用。那么,对于运动控制市场或者驱动电机市...

发表于 2017-01-19 15:34 857次阅读
2022年全球运动控制市场规模将达到228.4亿...

通过变压缩比技术,可增强产品设计自由度!

该款2.0升汽油发动机最大功率200kW(升功率数据与现在主流的90-100kW/L左右相近),最大...

发表于 2016-12-29 16:14 319次阅读
通过变压缩比技术,可增强产品设计自由度!

汽车部分电机厂与整车配套关系盘点

电驱动系统包括电机和电机控制器两大部分,电机属于重资产的电机领域,而电机控制器则属于轻资产的电子领域...

发表于 2016-12-27 09:16 528次阅读
汽车部分电机厂与整车配套关系盘点

电机电控企业面临三个挑战

新能源汽车补贴退坡已成趋势,新能源汽车产业链将引来一波降价潮,而位于产业链中游的锂电池和电机电控企业...

发表于 2016-12-08 23:19 436次阅读
电机电控企业面临三个挑战

历年来投诉最多的十款汽车发动机!

作为汽车的心脏,发动机为汽车的行走提供动力、经济性、环保性。通过对历年投诉数据的整理,我们从中遴选出...

发表于 2016-11-30 09:49 1006次阅读
历年来投诉最多的十款汽车发动机!

智能按摩椅组成部分及各个功能

能按摩椅的工作原理是什么?控制系统首先完成硬件软件的初始化,然后扫描键盘的输入,根据键码设定的模块接...

发表于 2016-11-08 15:59 1134次阅读
智能按摩椅组成部分及各个功能

基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

专用控制器由ARM(LPC2214)、FPGA(EP2C5T144C8)、驱动器接口电路、编码器接口...

发表于 2016-10-27 17:10 853次阅读
基于ARM和FPGA的多路电机控制方案

半导体技术可保持有刷电机的简单性

 电机到处都是,但不像灯泡,它们不是那么明显。当有无生命的物理在移动时,很可能是由一个电机驱动。这些...

发表于 2016-10-17 17:17 543次阅读
半导体技术可保持有刷电机的简单性