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標簽（空格分隔）： 硬件 技術

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無刷電機與永磁同步電機的區別：

• 反電動勢不同，PMSM是正弦波反電動勢，BLDC是梯形波反電動勢
• 為了產生恒定電磁轉矩，PMSM需要正弦波定子電流，BLDC需要矩形波電流

這就有個問題，既然產生恒定電磁轉矩，無刷電機需要矩形波電流，那么為什么網上大家都追求使用SVPWM，千方百計弄出正弦波電流呢？

后來在另一篇論文中看到：

• 由于設計和工藝的誤差，提醒波反電動勢存在小于120°的情況。對于小容量的BLDCM，常采用分數槽繞組，反電動勢波形更接近正弦波。

所以，大家追求用SVPWM是有理可循的。對于我們平時使用的BLDC，可以使用PMSM的方式來控制。而PMSM原理又與異步感應電機十分相似，因此在矢量控制上，可以參考異步電機的控制方式。

SVPWM

為什么要使用SVPWM

• 為了產生正弦波電流
• SPWM可以產生正弦波電壓，但到了繞組電流上，未必是正弦波了，因此SPWM的電壓利用率會比SVPWM低個15%左右

SVPWM的目標

• 使電機的磁鏈（或者說使磁通）為圓形

SVPWM具體實現

• 三相橋有8個狀態，可以生成8個電壓矢量，其中2個是零矢量
• 磁鏈的公式：$\mathbf{\Psi }=\mathbf{u}\Delta t$（也可以寫成積分公式)（注意 $\mathbf{\Psi }$和$\mathbf{u}$是矢量）
• 六個有效的電壓矢量，如果每個作用一樣的時間（$\frac{\pi }{3\omega }$)，由于六個電壓矢量依次作用，首尾相連構成一個正六邊形，也即這種情況下，磁鏈形狀為正六邊形。
  • 注意，6個電壓矢量相加=0（因為形成的圖形是封閉的，易證明）
• 正六邊形的磁鏈當然不是我們想要，我們想要圓形的磁鏈，因此我們可以利用割圓術的思想，例如使用正24邊形來逼近圓形。
  • 正24邊形如何實現呢？可以從正六邊形中，每個扇區再分出4個小扇區。
  • 形成4個小扇區如果單獨用6個電壓矢量是無法形成的，需要兩個矢量組合而成
  • 通過控制兩個矢量分別的作用時間，再插入零矢量，即可組合出任意角度的電壓矢量

幾種控制方式

變頻器控制方式一般有：V/F控制、開環矢量控制、開環轉矩控制、閉環矢量控制等

(1) V/f控制

V/f控制是為了得到理想的轉矩-速度特性，基于在改變電源頻率進行調速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。

V/f控制變頻器結構非常簡單，但是這種變頻器采用開環控制方式，不能達到較高的控制性能，而且，在低頻時，必須進行轉矩補償，以改變低頻轉矩特性。

(2) 轉差頻率控制

轉差頻率控制是一種直接控制轉矩的控制方式，它是在V/f控制的基礎上，按照知道異步電動機的實際轉速對應的電源頻率，并根據希望得到的轉矩來調節變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應的輸出轉矩。

這種控制方式，在控制系統中需要安裝速度傳感器，有時還加有電流反饋，對頻率和電流進行控制，因此，這是一種閉環控制方式，可以使變頻器具有良好的穩定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應特性。

(3) 矢量控制

矢量控制是通過矢量坐標電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在d、q、0坐標軸系中的勵磁電流和轉矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉矩的目的。

通過控制各矢量的作用順序和時間以及零矢量的作用時間，又可以形成各種PWM波，達到各種不同的控制目的。例如形成開關次數最少的PWM波以減少開關損耗。目前在變頻器中實際應用的矢量控制方式主要有基于轉差頻率控制的矢量控制方式和無速度傳感器的矢量控制方式兩種。

總結

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