在微型直流電機(jī)應(yīng)用中，有刷直流電機(jī)和無刷直流電機(jī)各占據(jù)了半壁江山，有刷直流電機(jī)以低成本、控制簡(jiǎn)單、扭矩大為特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用，而無刷直流電機(jī)一直被認(rèn)為成本高、控制復(fù)雜，那么無刷直流電機(jī)控制到底有多復(fù)雜呢？下面天孚微電機(jī)來聊一聊無刷直流電機(jī)的控制。
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　　??無刷直流電機(jī)的基本介紹：無刷直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)的不同之處在于沒有換向器與電刷，減少了磨損，采用電子換向使直流電機(jī)的效率也大大了提升（約百分之二三十左右）。而控制的復(fù)雜也導(dǎo)致了成本增加，直流電機(jī)電子整流需要監(jiān)控電路來保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制線圈的通電時(shí)間，保證直流電機(jī)運(yùn)行的峰值效率。

　　無論是何種直流電機(jī)，都是遵循電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能的規(guī)律，電流在通過線圈時(shí)便會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而第二個(gè)磁場(chǎng)的存在繞組上產(chǎn)生一個(gè)力達(dá)到最大時(shí),導(dǎo)體在90°第二個(gè)字段。增加線圈的數(shù)量可以提高電機(jī)輸出和平滑輸出功率。

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　　直流電機(jī)復(fù)雜的控制：目前，直流無刷電機(jī)常見的控制方式為PWM，也叫做脈寬調(diào)制控制，原理是通過將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)制的驅(qū)動(dòng)電壓，PWM控制可提供精確的控制速度和扭矩，它的是在高頻率發(fā)生的開關(guān)損耗和發(fā)生在低頻率的波紋電流之間的一種平衡，在極端情況下，會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。通常，PWM頻率至少比最大電機(jī)轉(zhuǎn)速高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
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　　電子交換有三種控制方式，即梯形、正弦、磁場(chǎng)定向控制，其中梯形是最簡(jiǎn)單的一種，但是缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致直流電機(jī)的扭矩波紋，尤其是在低轉(zhuǎn)速時(shí)比較明顯。正弦控制則更復(fù)雜一些，但是這種方式可以減小直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，輸出功率也更加平穩(wěn)。磁場(chǎng)定向控制比較依賴測(cè)量和調(diào)整定子電流，這種控制方式比正弦更有效，動(dòng)態(tài)負(fù)載變化比其他控制技術(shù)性能更好，幾乎是沒有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，更加平穩(wěn)、精確的控制。
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　　在使用梯型控制的直流電機(jī)中，其MOSFET的橋接開關(guān)必須在一個(gè)精確定義的序列中發(fā)生，才能使直流電機(jī)有效運(yùn)行，而開關(guān)順序由轉(zhuǎn)子磁體和定子繞組的相對(duì)位置來決定。

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　　傳感器與無傳感器直流電機(jī)：最為常見的是采用三個(gè)霍爾傳感器嵌入定子和安排在相等的時(shí)間間隔，一般是在60°、120°，無傳感器控制技術(shù)需要電氣連接。在配備傳感器的直流電機(jī)中，每個(gè)霍爾傳感器與一個(gè)開關(guān)相結(jié)合，開關(guān)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)邏輯高或低型號(hào)，換向就是由霍爾傳感器和開關(guān)的邏輯型號(hào)組合成的，無論什么情況，至少會(huì)要有一個(gè)傳感器由一個(gè)轉(zhuǎn)子磁極觸發(fā)而產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖。

　　無傳感器直流電機(jī)利用的是電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)傾向于阻抗電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，被稱之為反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)于給定電機(jī)的固定磁通量和繞組數(shù)，電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子的角速度成正比。通過對(duì)反電動(dòng)勢(shì)的監(jiān)測(cè)，用微控制器可以確定定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，因此就不需要霍爾傳感器了，這也簡(jiǎn)化了直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，減少了直流電機(jī)線路的連接，也提高了可靠性。值得注意的是，直流電機(jī)在靜止時(shí)是不會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的，控制器就沒有辦法確定啟動(dòng)時(shí)直流電機(jī)的位置，這就需要在開環(huán)配置中來啟動(dòng)直流電機(jī)，直到控制器產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)來確定轉(zhuǎn)子、定子的位置再進(jìn)行接管。像一些禁用反向旋轉(zhuǎn)的直流電機(jī)，就需要更復(fù)雜的控制機(jī)制了，這時(shí)不多贅述。


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