基于MATLAB/Simulink的BLDC建模與仿真分析

董瑢

（ 上海電動工具研究所（集團）有限公司，上海 200233 ）

基于MATLAB/Simulink的BLDC建模與仿真分析

董瑢

（ 上海電動工具研究所（集團）有限公司，上海 200233 ）

利用Matlab/Simulink搭建BLDC控制系統，實現轉速/電流雙閉環調速系統仿真。轉速閉環模型采用PI控制。仿真結果表明采用速度/電流雙閉環控制，電機轉速動態特性好。

BLDC；Simulink；轉速/電流雙閉環；PI

0 引言

無刷直流電機（以下簡稱BLDC）具有結構簡單，控制器成本低的特點。同時，BLDC的速度轉矩特性以及動態響應較好，效率更高，因其能量密度高，特別適合應用在對空間和重量有苛刻要求的工作場景中。

1 概述

三相BLDC由三相定子繞組和永磁體轉子組成，輸出的扭矩受反向電動勢波形變化的影響。反向電動勢波形的變化由電機槽型設計、磁鐵結構等引起。永磁電機根據反電勢波形可分為正弦波反電勢和梯形波反電勢兩類。其中，具有正弦波反電動勢的電機可以近似實現恒轉矩控制。通常BLDC的反向電動勢為梯形波，其定子電流為方波電流。由于反電動勢波形波動，電流紋波和電流換相，導致電機轉矩脈動的存在。

BLDC根據轉子位置信號控制逆變橋中的功率器件每60°依一定次序切換，完成電機換相，解決了電刷與換向器火花和磨損的相關問題，壽命更長，工作安全可靠。根據使用的位置傳感器，可分為霍爾效應傳感器（低分辨率）和光學傳感器（高分辨率）。使用傳感器必然增加系統體積，所以又出現了各種無傳感器的驅動策略，控制算法更復雜。

BLDC的控制原理見圖1。……