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無刷電機(jī)控制器是什么？
來源：深圳市鑫海文科技有限公司|發(fā)布時(shí)間：2019-04-03 20:37
無刷電機(jī)控制器伴隨著無刷電機(jī)出現(xiàn)在人們的視線中已經(jīng)很多年了，但是大部分人對(duì)于無刷電機(jī)非常了解，而且也接觸過無刷電機(jī)。對(duì)于無刷電機(jī)控制器是什么也許都還不知道？今天就和大家介紹一下無刷電機(jī)控制器是什么？以及相關(guān)知識(shí)。
無刷電機(jī)控制器是什么？
簡單來說，無刷電機(jī)控制器就是一個(gè)可用于為三相無刷電機(jī)提供封閉回路的換向控制信號(hào)的控制裝置，主要包括電源變換電路、微控制器（單片機(jī)或DSP或其他處理器）和信號(hào)輸入輸出電路三大部分。控制器內(nèi)存貯有控制器的工作程序，它能準(zhǔn)確地控制、通過檢測(cè)直流電機(jī)的位置傳感器，對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效控制（如電機(jī)啟動(dòng)停止、轉(zhuǎn)速控制、方向控制、位移控制）控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、有效保護(hù)電機(jī)，解決了無法對(duì)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制不準(zhǔn)確、保護(hù)不可靠的技術(shù)問題。那么在選擇無刷電機(jī)控制電路的時(shí)候，是選擇恒驅(qū)這種內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電
無刷電機(jī)控制器的控制方式有哪些？
目前，主流的無刷直流電機(jī)的控制方式有3種：FOC（又稱為矢量變頻、磁場(chǎng)矢量定向控制）、方波控制（也稱為梯形波控制、120°控制、6步換向控制）和正弦波控制。那么這3種控制方式都各有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？
方波控制
使用霍爾傳感器或者無感估算算法獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，然后根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置在360°的電氣周期內(nèi)，進(jìn)行6次換向（每60°換向一次）。每個(gè)換向位置電機(jī)輸出特定方向的力，因此可以說方波控制的位置精度是電氣60°。由于在這種方式控制下，電機(jī)的相電流波形接近方波，所以稱為方波控制。
方波控制方式的優(yōu)點(diǎn)是控制算法簡單、硬件成本較低，使用性能普通的控制器便能獲得較高的電機(jī)轉(zhuǎn)速；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、存在一定的電流噪聲、效率達(dá)不到最大值。方波控制適用于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)性能要求不高的場(chǎng)合。
正弦波控制
正弦波控制方式使用的是SVPWM波，輸出的是3相正弦波電壓，相應(yīng)的電流也是正弦波電流。這種方式?jīng)]有方波控制換向的概念，或者認(rèn)為一個(gè)電氣周期內(nèi)進(jìn)行了無限多次的換向。顯然，正弦波控制相比方波控制，其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較小，電流諧波少，控制起來感覺比較“細(xì)膩”，但是對(duì)控制器的性能要求稍高于方波控制，而且電機(jī)效率不能發(fā)揮到最大值。
FOC控制
正弦波控制實(shí)現(xiàn)了電壓矢量的控制，間接實(shí)現(xiàn)了電流大小的控制，但是無法控制電流的方向。FOC控制方式可以認(rèn)為是正弦波控制的升級(jí)版本，實(shí)現(xiàn)了電流矢量的控制，也即實(shí)現(xiàn)了電機(jī)定子磁場(chǎng)的矢量控制。
無刷電機(jī)控制器應(yīng)該如何選擇？
大家都知道，無刷電機(jī)控制器或者說是控制電路，是用來控制無刷電機(jī)的，那么就必然會(huì)有一個(gè)相互之間的配合問題。恒驅(qū)的這種內(nèi)置驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)和控制器兩者在研發(fā)初期就有考慮到兩者的性能配合，所以這兩者相互之間是最合適的。但是，這并不是說它就不能和其它的控制器配合使用。這個(gè)需要根據(jù)具體的驅(qū)動(dòng)方案來判斷，因?yàn)槊恳环N驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)思路不同，它呈現(xiàn)的效果和需要提供的配合也是不同的。一般無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)公司也是需要根據(jù)無刷電機(jī)的內(nèi)部電路來設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)方案的。所以總的來講，只要配合得當(dāng)，內(nèi)置或者單獨(dú)提供控制器都是可以的。 上面的這種說法，容易給大家造成一種誤區(qū)，就好像如果不選用內(nèi)置驅(qū)動(dòng)的話，就變成了外置一樣，實(shí)際上并不是這樣的。恒驅(qū)電機(jī)內(nèi)置控制器這種方案，是我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到空間和使用的問題，將控制器整合在電機(jī)內(nèi)部，讓整個(gè)產(chǎn)品看起來比較整潔，出線有條理。如果和其它的控制器配合使用的話，因?yàn)槲覀儾荒鼙ＷC對(duì)方提供的控制器能不能裝進(jìn)電機(jī)里面，所以就有了外置的處理方案。
優(yōu)質(zhì)的無刷電機(jī)控制器應(yīng)該具備哪些優(yōu)點(diǎn)？
當(dāng)然不僅與先進(jìn)或高速的處理器有關(guān)，更重要的是，需要成熟半導(dǎo)體技術(shù)與模塊化先進(jìn)無刷電機(jī)控制軟件庫的相互結(jié)合。新型無刷直流電機(jī)需要更復(fù)雜的電子控制。但很多傳統(tǒng)電機(jī)行業(yè)工程師只了解硬件，缺乏對(duì)電子控制算法和將復(fù)雜數(shù)字計(jì)算轉(zhuǎn)換為軟件編碼的經(jīng)驗(yàn)和專有技術(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高可靠性、低成本和高效率，業(yè)界從有傳感器向無傳感器轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)也很明顯。例如，在傳統(tǒng)磁場(chǎng)定向控制電機(jī)設(shè)計(jì)中，采用轉(zhuǎn)子傳感器既會(huì)增加成本（需要傳感器、電源、特殊布線與連接器、安裝以及維護(hù)），還可能會(huì)降低可靠性（惡劣條件下性能退化、出現(xiàn)電氣噪聲、容易受溫度和濕度影響），從而對(duì)系統(tǒng)造成不利影響。此外，在封閉式壓縮機(jī)或大型牽引設(shè)備等眾多應(yīng)用中采用傳感器也是完全不切實(shí)際的。
如果隨著無刷電機(jī)行業(yè)的繼續(xù)高速發(fā)展，能夠出現(xiàn)解決方法：不但能夠提供模塊化的無刷電機(jī)控制軟件庫，從而最大限度減少軟件設(shè)計(jì)工作，還能夠提供用于實(shí)施附加功能的可編程系統(tǒng)控制和通信接口、以及硬件保護(hù)和穩(wěn)健的模擬控制器，那對(duì)于無刷電機(jī)控制器行業(yè)來說將是跨越式的里程碑。
無刷電機(jī)為什么需要配置無刷電機(jī)控制器來使用？
原因一：直流無刷電機(jī)是屬于永磁無刷同步電機(jī)類，其功能參數(shù)、型號(hào)、電源電壓、輸出功率、相位角度、有無、光電開關(guān)或自識(shí)別功能必須要與無刷電機(jī)控制器配合使用，才能正常使用。
原因二：無刷直流電機(jī)是沒有電刷和換向器的，所以要保持旋轉(zhuǎn)方向的話，就要有電子換向器。電子換向器由來控制，同時(shí)無刷電機(jī)控制器還可以控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止，正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，過壓過流欠壓等保護(hù)。所以必須要有無刷電機(jī)控制器，即使把無刷直流電機(jī)直接通電也是沒用的。
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