電機控制在實(shí)現這些承諾方面發(fā)揮著(zhù)主要作用，理解基本原理是實(shí)現目標的第一步。無(wú)刷直流(BLDC)電機管理的電機控制的關(guān)鍵要素，以及它如何在降低成本、節省空間和提高性能的同時(shí)提高效率。

　1、不同的電機類(lèi)型

　有幾種類(lèi)型的電機控制拓撲可用：有刷、無(wú)刷直流(BLDC)、步進(jìn)和感應。兩種最密切相關(guān)的無(wú)刷電機類(lèi)型是BLDC和永磁同步電機(PMSM)。

　無(wú)刷電機在當今的許多應用中變得非常流行，因為它們消除了對電機電刷的需要。這些BLDC拓撲使用換向邏輯來(lái)移動(dòng)轉子，使其更加高效和可靠。

　有刷電機的換向由電刷/換向器接口產(chǎn)生。該界面會(huì )導致摩擦和電弧，隨著(zhù)時(shí)間的推移會(huì )降低電刷的性能。這種摩擦會(huì )產(chǎn)生熱量并縮短電機壽命。

　與有刷電機相比，BLDC電機具有許多優(yōu)點(diǎn)。它們節能、更小、更輕、更安靜、更可靠且更耐用。此外，它們提供精確的速度控制，更適合變速應用。

　2、了解BLDC和PMSM型電機

　BLDC和PMSM電機根據同步電機的原理工作。轉子在每次換向時(shí)繼續追逐定子，因此電機連續運動(dòng)。然而，這兩種直流電機的定子繞組具有不同的幾何形狀，因此它們會(huì )產(chǎn)生不同的反電動(dòng)勢(BEMF)響應。BLDC BEFM是梯形的。PMSM電機具有正弦BEMF，因此線(xiàn)圈繞組以正弦方式纏繞。為了最大限度地提高性能，這些電機通常使用正弦波換向。

BLDC和PMSM電機在運行時(shí)通過(guò)其繞組產(chǎn)生BEMF。在任何電機中，由于運動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱(chēng)為反電動(dòng)勢(BEMF)，因為電機中感應的電動(dòng)勢與發(fā)電機的電動(dòng)勢相反。

　3、磁場(chǎng)定向控制的解釋

　要獲得控制PMSM電機的正弦波形，需要磁場(chǎng)定向控制(FOC)算法。FOC通常用于最大限度地提高PMSM三相電機的效率。PMSM的正弦控制器比BLDC梯形控制器更復雜、成本更高。然而，這種成本增加帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是電流波形中的噪聲更低和諧波更少。BLDC的主要優(yōu)點(diǎn)是更易于控制。最終，選擇哪種電機最好取決于其應用。

　4、帶傳感器和無(wú)傳感器的BLDC和PMSM電機

　BLDC和PMSM電機可以是帶傳感器或無(wú)傳感器的。帶傳感器的電機用于需要電機在負載條件下啟動(dòng)的應用。他們使用嵌入電機定子中的霍爾傳感器。傳感器本質(zhì)上是一個(gè)開(kāi)關(guān)，其數字輸出等于感測到的磁場(chǎng)極性。電機的每相都需要一個(gè)單獨的霍爾傳感器。因此，三相電機需要三個(gè)霍爾傳感器。無(wú)傳感器電機需要算法來(lái)使用電機作為傳感器進(jìn)行操作。他們依賴(lài)于BEMF信息。通過(guò)對BEMF進(jìn)行采樣，可以推斷出轉子位置，從而無(wú)需使用基于硬件的傳感器。無(wú)論電機拓撲結構如何，控制這些機器都需要知道轉子位置，以便可以有效地換向電機。

5、電機控制軟件算法

　軟件算法（即設計用于執行特定任務(wù)的一組指令），如計算機程序，用于控制BLDC和PMSM電機。這些軟件算法通過(guò)監視和控制電機運行來(lái)提高效率并降低運營(yíng)成本。算法的一些主要功能是電機初始化、霍爾傳感器轉子位置檢測以及用于增加或減少電流參考的開(kāi)關(guān)信號檢查。

　6、控制器如何處理電機傳感器信息

　三相BLDC電機有六個(gè)狀態(tài)。如下圖所示，三位代碼可用于表示1到6之間的操作碼編號。放置傳感器以使用八個(gè)操作碼中的六個(gè)（1到6）提供三位數據輸出。此信息很有用，因為控制器可以確定何時(shí)發(fā)出了非法操作碼并根據合法操作碼（1到6）采取行動(dòng)。如下所示，該算法獲取霍爾傳感器操作碼并對其進(jìn)行解碼。當霍爾傳感器操作碼的值發(fā)生變化時(shí)，控制器改變通電方案以實(shí)現換向。微控制器使用操作碼從查找表中提取通電信息。在三相逆變器用新的扇區命令通電后，磁場(chǎng)移動(dòng)到新的位置，推動(dòng)轉子隨之移動(dòng)。