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无刷直流电机中三种控制方式都有哪些优缺点呢?

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无刷直流电机中三种控制方式都有哪些优缺点呢?

发布日期:2020-05-29 作者: 点击:

       无刷电机是在无刷直流电动机的基础上发展起来的。它具有无级调速、调速范围宽、过载能力强、线性好、寿命长、体积小、重量轻、输出量大等优点,解决了无刷直流电动机的一系列问题,广泛应用于工业设备、仪器仪表、家用电器、机器人、医疗设备等各个领域,等。由于自动换相没有电刷,所以必须使用电子换相器进行换相。电子换向器的功能由无刷直流电机驱动器实现。


      目前,无刷电机的控制方法主要有三种:foc(又称矢量变频、场矢量定向控制)、方波控制(又称梯形波控制、120°控制、6步换相控制)和正弦波控制。那么,这三种控制方法各有哪些优缺点呢?


一、方波控制

       方波控制采用霍尔传感器或无感估计算法获得电机转子的位置,然后根据转子在360°电循环中的位置,进行6次换相(每60°换相一次)。每个换向位置电机输出特定方向的力,可以说方波控制的位置精度为电60°。这样,电动机的相电流波形接近方波,所以称为方波控制。


二、正弦波控制

       正弦波控制方式采用SVPWM波,输出为三相正弦波电压,相应的电流也是正弦波电流。这样,就不存在方波控制换流的概念,或者认为在一个电循环中有无穷多个换流。显然,与方波控制相比,正弦波控制具有较小的转矩波动和较小的电流谐波,这使控制感觉“微妙”。但是,该控制器的性能要求略高于方波控制,电机效率无法达到Z大化。


三、FOC控制

       正弦波控制实现对电压矢量的控制,间接实现对电流大小的控制,但不能控制电流的方向。FOC控制方式可以看作是正弦波控制的升级版本,它实现了对电流矢量的控制,即对电机定子磁场的矢量控制。


       由于定子磁场的方向是可控的,所以电机的定子磁场和转子磁场可以随时保持在90°角,在一定电流下达到Z大转矩输出。FOC控制方式具有转矩脉动小、效率高、噪声低、动态响应快等优点。缺点是硬件成本高,对控制器性能和电机参数匹配要求高。由于FOC具有明显的优点,在许多应用中逐渐取代了传统的控制方法,在运动控制领域受到青睐。

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