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標(biāo)簽（空格分隔）： 硬件 技術(shù)

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無刷電機(jī)與永磁同步電機(jī)的區(qū)別：

• 反電動(dòng)勢不同，PMSM是正弦波反電動(dòng)勢，BLDC是梯形波反電動(dòng)勢
• 為了產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，PMSM需要正弦波定子電流，BLDC需要矩形波電流

這就有個(gè)問題，既然產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，無刷電機(jī)需要矩形波電流，那么為什么網(wǎng)上大家都追求使用SVPWM，千方百計(jì)弄出正弦波電流呢？

后來在另一篇論文中看到：

• 由于設(shè)計(jì)和工藝的誤差，提醒波反電動(dòng)勢存在小于120°的情況。對于小容量的BLDCM，常采用分?jǐn)?shù)槽繞組，反電動(dòng)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(shí)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(yīng)電機(jī)十分相似，因此在矢量控制上，可以參考異步電機(jī)的控制方式。

SVPWM

為什么要使用SVPWM

• 為了產(chǎn)生正弦波電流
• SPWM可以產(chǎn)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(huì)比SVPWM低個(gè)15%左右

SVPWM的目標(biāo)

• 使電機(jī)的磁鏈（或者說使磁通）為圓形

SVPWM具體實(shí)現(xiàn)

• 三相橋有8個(gè)狀態(tài)，可以生成8個(gè)電壓矢量，其中2個(gè)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(gè)有效的電壓矢量，如果每個(gè)作用一樣的時(shí)間（$\frac{\pi }{3\omega }$)，由于六個(gè)電壓矢量依次作用，首尾相連構(gòu)成一個(gè)正六邊形，也即這種情況下，磁鏈形狀為正六邊形。
  • 注意，6個(gè)電壓矢量相加=0（因?yàn)樾纬傻膱D形是封閉的，易證明）
• 正六邊形的磁鏈當(dāng)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(shù)的思想，例如使用正24邊形來逼近圓形。
  • 正24邊形如何實(shí)現(xiàn)呢？可以從正六邊形中，每個(gè)扇區(qū)再分出4個(gè)小扇區(qū)。
  • 形成4個(gè)小扇區(qū)如果單獨(dú)用6個(gè)電壓矢量是無法形成的，需要兩個(gè)矢量組合而成
  • 通過控制兩個(gè)矢量分別的作用時(shí)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(huán)矢量控制、開環(huán)轉(zhuǎn)矩控制、閉環(huán)矢量控制等

(1) V/f控制

V/f控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)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(jié)構(gòu)非常簡單，但是這種變頻器采用開環(huán)控制方式，不能達(dá)到較高的控制性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。

(2) 轉(zhuǎn)差頻率控制

轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在V/f控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動(dòng)機(jī)具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。

這種控制方式，在控制系統(tǒng)中需要安裝速度傳感器，有時(shí)還加有電流反饋，對頻率和電流進(jìn)行控制，因此，這是一種閉環(huán)控制方式，可以使變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負(fù)載變動(dòng)有良好的響應(yīng)特性。

(3) 矢量控制

矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，以達(dá)到對電動(dòng)機(jī)在d、q、0坐標(biāo)軸系中的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。

通過控制各矢量的作用順序和時(shí)間以及零矢量的作用時(shí)間，又可以形成各種PWM波，達(dá)到各種不同的控制目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波以減少開關(guān)損耗。目前在變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制方式主要有基于轉(zhuǎn)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(jié)

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