無刷直流電機控制技術綜述

摘 要：在十九世紀電機誕生的時候，其中實用性的電機就是無刷的形式，其得到了廣泛的運用，隨著時代的發展，在上世紀中葉的時候晶體管誕生，直流無刷電機也隨之應運而生，無刷直流電機的應用十分廣泛，在各個領域都有涉獵。

關鍵詞：直流無刷電機；技術研究；控制技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.201

0 引言

經過不斷的演變與發展，無刷直流電機綜合了交流電機和直流電機的全部優點出現在人們的視野當中，它的出現大大的提高了生產的效率，減少了能源的消耗，得到了廣泛的應用和普及。在電機領域中，新型無刷電機的品種眾多，其性能和價格都不盡相同，就其的控制來說具有多種方法。

1 無刷直流電機的特點

隨著科技的發展，無刷直流電機的出現代替了許多傳統的電機，在各個領域都得到了廣泛的應用，它具有傳統直流電機的全部優點，但同時又除去了碳刷、滑環結構，它在投入使用的過程中具有速度很低的優點，這就大大的減少了用電率，雖說其速度低但其產生的功率卻十分巨大，其體積小、重量輕的優點省去了減速機的超大負載量，在使用的過程中效率十分高。由于其除去了碳刷，所以減少了很多消耗，這就使它的省電率相當高，再加上其在運作時不會產生火花，對于一些爆炸性的場所來說更具備安全性，對其的維修和保養方面來說也是十分容易的。綜合其特點來看，和其他種類的電機相比其優異性非常顯著，因此，無刷直流電機憑借著其充分的優勢在很多場合都發揮著重要的作用。

2 轉子位置檢測技術

逆變器功率器在進行運轉的時候，轉子在進行運轉的時候位置會發生改變，在其位置發生改變的同時會觸發組合，使其組合的狀態進行不同的改變，這就是無刷直流電機的運行原理，由此看來，想要準確的控制無刷直流電機的運行就必要確保轉子的位置，與此同時還要對轉子觸發的功率器件組合進行相應準時的切換，想要做到這一點是相當困難的。

通過科技水平的不斷提高，相關學者提出了檢測轉子位置的一種新的辦法。首先準備一些非磁性導電質地的材料，把這些材料粘在永磁轉子的外部；其次，相關設備在工作時會使非磁性材料上產生渦流效應，進而使轉子的位置發生相應的改變，最后通過觀察檢測電壓來確定轉子的位置。這種方法能夠確保電機的運轉和起動，但是由于這種方法需要使用特殊的電機，所以應用不甚廣泛。

3 速度調節控制

在實際運作中，需要使用一些高性能的調速系統對其進行控制，選擇一個適用于其整個系統的控制策略是十分重要的。有學者提出用降壓型載波電路來進行調速，還有的學者提出用兩象限載波電路來進行調速，這兩種方法都可以對電流的脈動起到很好的抑制作用。采用速度調節的方法來對其進行控制，不失為一種有效可行的方法，在未來的發展道路上還會出現更多的控制方法，對于電機的發展有著重要的意義，對人類生活的進步有著重要的作用。

4 雙模控制技術

無刷直流電機具有眾多的優勢，但其也存在一些缺陷，其中一點就是其無位置傳感器控制的起動技術存在缺陷，而針對這個缺陷應運而生的是通過雙模式運行來對其進行控制的方法。從而使其不僅可以在有位置傳感器模式下進行運行，還可以在無位置傳感器模式下進行運行，當運行過程中，傳感器的信號沒有發生問題時，電機就使用有位置傳感器模式，當傳感器信號發生問題時，則使用無位置傳感器模式。兩種模式的相互補充，能夠讓電機運行的狀態更加的穩固，使電機正常運行為設備提供動力。

5 抑制轉矩脈動

在一些具體的運轉中，轉矩脈動問題的產生會直接對無刷直流電機在交流隨動系統中的使用產生影響，轉矩脈動對其運轉會產生非常不好的影響，由此可見，對于轉矩脈動的抑制控制非常關鍵，這關系到隨動系統的服務性能，對無刷直流電機的影響也是至關重要的，導致這一現象的原因有三個方面。首先，由于齒槽效應和磁通畸變都會引起轉矩脈動，針對這一方面可以從對電機的設計來進行彌補；其次諧波也會引起轉矩脈動，這就要求相關人員對諧波進行分析，掌握其規律，減少其引起的轉矩脈動；最后，相電流換向也會引發轉矩脈動，針對這一問題，可以使用滯環控制來對其進行抑制，從而使轉矩脈動得到相應的抑制，促使電機能夠更好的運作。

6 空間矢量控制

無刷直流電機在反電勢波中分為準正弦波和正弦波，在其應用的過程中，可以采用方波驅動方式或者正弦波驅動方式。不同的反電動勢會形成不同的電流波形，在這方面相關工程都采用磁鏈軌跡法，這種方法把逆變電路和電機相互結合起來進行研究，找到一個關鍵的地方作為基礎，然后通過切換逆變電路的開關器件，使其矢量無盡的接近磁鏈圓，從而達到對脈沖寬度調制的控制，這種方法對開關的損傷極其小，用電率十分高，對于諧波的產生也是十分小的，由此可見此種方法是十分有效可行的。

7 電機的起動

針對于有無位置傳感器的無刷直流電機來說，其起動存在不同的問題。無位置傳感器的無刷直流電機起動存在一定的問題。對這個問題有相應的解決辦法，一般采用其他的控制方式來對電機進行加速，然后在這過程中使其切換到自動控制的方式，此外，采用固定換向頻率也能夠對這個問題進行解決，這種辦法相對比較穩定，能夠抵擋其他方面帶來的干擾因素，效果更為顯著。

8 結束語

隨著科技的不斷進步，無刷直流電機及其控制會得到更好的發展，在其性能的提高和功能的改善上都將會有一個質的突破。雖然說它集各種電機的優點于一身，并且在現今的各大領域都在進行著廣泛的使用，但是還存在著一些問題亟待解決，我們相信隨著微電子技術和相關技術的發展能夠使這些問題得到解決，讓人們的生活更加的便利，使我國國民經濟的發展也更加的蓬勃向上。

參考文獻：

[1]林瀟，潘雙夏，胡曉杭.一種無位置傳感器BLDC零啟動的純硬件實現方法[J].浙江大學學報：工學版，2008，42（09）：1591-1596.

作者簡介：黃秀勇，男，山東濟寧人，本科，高級講師，高級技師，系主任，研究方向：電氣工程及其自動化。