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直流無刷電機的三種控制方法都有什么優(yōu)缺點？
閱讀：1269 發(fā)布時間：2022-12-23直流無刷電機是在有刷直流電動機的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，具有無極調(diào)速、調(diào)速范圍、過載容量、線性、壽命、體積、重量、力等優(yōu)點，解決了有刷電機存在的一系列問題，廣泛應用于工業(yè)設(shè)備、機器人、醫(yī)療設(shè)備等各個領(lǐng)域。由于無刷電機沒有電刷進行自動換向，因此需要使用電子換向器進行換向。直流無刷電機驅(qū)動器實現(xiàn)的就是這個電子換向器的功能。
目前直流無刷電機的控制方式有三種：FOC(矢量變頻，也稱為磁場矢量方向控制)、方波控制(也稱為梯形波控制)和正弦波控制。那么，這三種控制方法各有什么優(yōu)缺點呢？
1、方波控制
方波控制使用霍爾傳感器或無感估計算法獲得電機轉(zhuǎn)子的位置，然后根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置在360的電周期內(nèi)進行6次切換(每60進行一次)。每個換位置電機輸出特定方向的力，因此方波控制的位置精度可以說是電氣60度。由于通過這種方式控制，電機的相位電流波形接近方波，因此稱為方波控制。
方波控制方法的優(yōu)點是控制算法簡單，硬件成本低，使用性能一般的控制器可以獲得較高的電機速度。缺點是扭矩波動大，有一定的電流噪聲，效率達不到大值。方波控制適用于電機旋轉(zhuǎn)性能要求不高的情況。
2、正弦波控制
正弦波控制方式采用SVPWM波，輸出的是三相正弦波電壓，對應的電流也是正弦波電流。這種方式不控制方波改變方向的概念，或者認為在電力周期內(nèi)進行了無限多的轉(zhuǎn)換。正弦波控制明顯比方波控制轉(zhuǎn)矩波動小，電流波動小，控制“精細"，但控制器的性能要求略高于方波控制，電機效率無法達到大值。
3、FOC控制
正弦波控制控制電壓矢量，間接控制電流大小，但不能控制電流的方向。FOC控制方法可以被認為是正弦波控制的升級版，可以控制電流矢量。也就是說，電機定子磁場的矢量控制是可行的。
因為控制電機定子磁場的方向，所以電機定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場始終保持在90度，在一定電流下可以獲得大的扭矩輸出。FOC控制方式的優(yōu)點是：扭矩波動小、效率高、噪音小、動態(tài)響應快。缺點是：硬件成本高，對控制器性能要求高，電機參數(shù)要一致。由于FOC的優(yōu)勢明顯，目前很多應用程序正在逐步取代傳統(tǒng)的控制方式，在體育控制行業(yè)受到了廣泛關(guān)注。