直流無刷電機的控制策略有哪些？

在這篇文章中，小編將對直流無刷電機的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進對它的了解程度，和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。

一、直流無刷電機的控制策略

無刷直流電機既保持了傳統(tǒng)直流電機良好的調(diào)速性能又具有無滑動接觸和換向火花、可靠性高、使用壽命長及噪聲低等優(yōu)點，因而在航空航天、數(shù)控機床、機器人、電動汽車、計算機外圍設(shè)備和家用電器等方面都獲得了廣泛應(yīng)用。

一般的自同步無刷直流電動機逆變器和驅(qū)動的驅(qū)動系統(tǒng)通常較多用于電壓源逆變器(VSI)。電壓源逆變器的對應(yīng)是電流源逆變器(CSI)。VSI之所以較為廣泛運用是因為其成本、重量、動態(tài)性能，以及易于控制均優(yōu)于CSI。兩種逆變器重量和成本的差異是由于VSI采用電容器進行直流耦合，而CSI須要在整流器和逆變器之間接有笨重的電抗器。VSI在動態(tài)響應(yīng)能力上也與CSI不同。由于大的電抗器的作用就是滿足CSI作為恒流源的較大的換向重疊角的需要，防止電機繞組中電流的快速變化，抑制電機的高速伺服運行。這就會加大驅(qū)動系統(tǒng)中阻尼器的尺寸。對于CSI所期望得到的恒流控制和恒轉(zhuǎn)矩控制性能，在VSI中，也可通過其內(nèi)部的電流控制環(huán)中滯后型電流控制而近似得到。

術(shù)語“自同步”指的是為了定子相電流脈沖與電機各相反電勢一致所需正確的各管導通順序，驅(qū)動電路對即時轉(zhuǎn)子位置信息的要求。

如果僅僅期望轉(zhuǎn)速控制，可以將位置控制器和位置反饋電路去掉。通常在高性能的位置控制器中位置和轉(zhuǎn)速傳感器都是需要的。如果僅有位置傳感器而沒有轉(zhuǎn)速傳感器，那就要求檢測位置信號的差異，在模擬系統(tǒng)中就要導致噪聲的放大;而在數(shù)字系統(tǒng)中這不是問題。對于位置和轉(zhuǎn)速控制的無刷直流電動機，位置傳感器或者是其他獲取轉(zhuǎn)子位置信息的元件是一定要的。

許多高性能的應(yīng)用場合為了轉(zhuǎn)矩控制還需要電流反饋。至少，需要匯線電流反饋來防止電機和驅(qū)動系統(tǒng)過流。當添加一內(nèi)電流閉環(huán)控制就能實現(xiàn)非常快的電流源逆變器那樣的性能，而不需要直流耦合電抗器，它被稱為電流調(diào)節(jié)電壓源逆變器。驅(qū)動中的直流電壓調(diào)節(jié)也可由作用類似直流電源的可控整流器來實現(xiàn)，或者既可通過在變換器中將PWM信號同時加在上下開關(guān)，也可通過僅僅加在上開關(guān)或下開關(guān)來實現(xiàn)。

二、直流無刷電機如何控制

直流無刷電機，由于無刷，電機自己不能自己完成電流的換向，必須靠外部控制電路實現(xiàn)換向。所以不存在常規(guī)直流控制方式，外部控制電路完成換向是通過開關(guān)管實現(xiàn)的，由于開關(guān)電路的靈活性，可以方便的實現(xiàn)比單純換向更多的功能，所以，采用斬波直流控制方式來控制電機。

首先要讓無刷電機轉(zhuǎn)動起來，控制部必須根據(jù)感應(yīng)到的電機轉(zhuǎn)子目前所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關(guān)閉)換流器中功率晶體管的順序，上臂功率晶體管及下臂功率晶體管，使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉(zhuǎn)動。當電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到感應(yīng)出另一組信號的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到控制部決定要電機轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管);要電機轉(zhuǎn)子反向則功率晶體管開啟順序相反。

換相的控制根據(jù)定子繞組的換相方式，首先找出三個轉(zhuǎn)子磁鋼位置傳感器信號H1、H2、H3的狀態(tài)，與6只功率管之間的關(guān)系，以表格形式放在單片機的EEPROM中。8751根據(jù)來自H1、H2、H3的狀態(tài)，可以找到相對應(yīng)的導通的功率管，并通過P1口送出，即可實現(xiàn)直流無刷電動機的換相。

轉(zhuǎn)速的控制在直流無刷電動機正常運行的過程中，只要通過控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓U0，就可控制直流無刷電動機的電流，進而控制電動機的電流。即8751單片機通過傳感器信號的周期，計算出電動機的轉(zhuǎn)速，并把它同給定轉(zhuǎn)速比較，如高于給定轉(zhuǎn)速，則減小P2口的輸出數(shù)值，降低電動機電流，達到降低其轉(zhuǎn)速的目的。反之，則增大P2口的輸出數(shù)值，進而增大電動機的轉(zhuǎn)速。

PWM控制轉(zhuǎn)速控制也可以通過PWM方式來實現(xiàn)。

變結(jié)構(gòu)控制當直流無刷電動機處于起動狀態(tài)或在調(diào)整過程中，采用直流無刷電動機的運行模式，以實現(xiàn)動態(tài)相應(yīng)的快速性，一旦電動機的轉(zhuǎn)速到了給定值附近，馬上把它轉(zhuǎn)入同步電動機運行模式，以保證其穩(wěn)速精度。這時計算機只需要按一定頻率控制電動機的換相，與此同時，計算機在通過位置傳感器的信號周期，來測量其轉(zhuǎn)速大小，并判斷它是否跌出同步。一旦失布，則馬上轉(zhuǎn)到直流無刷電動機運行，并重新將其拉入同步。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對小編來說都是莫大的鼓勵和鼓舞。希望大家對直流無刷電機已經(jīng)具備了初步的認識，最后的最后，祝大家有個精彩的一天。