无刷直流电机控制原理

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。

控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆变器各功率开关管，从而控制电机各相绕组按一定顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。下面以两相导通星形三相六状态无刷直流电动机为例来说明其工作原理。

转子位置传感器输出磁极位置信号，经过控制电路逻辑变换后驱动逆变器，使功率开关管V1、V6导通。即绕组A、B通电，A进B出。此时定转子磁场相互作用拖动转子顺时针方向转动。电流流通路径为：电源正极→V1管→A相绕组→B相绕组→V6管→电源负极。当转子转过60°电角度，位置传感器输出信号经逻辑变换后使开关管V6截止，V2导通，此时V1仍导通。则绕组A、C通电，A进C出。此时定转子磁场相互作用使转子继续沿顺时针方向转动。电流流通路径为：电源正极→V1管→A相绕组→C相绕组→V2管→电源负极，依此类推。当转子继续沿顺时针每转过60°电角度时，功率开关管的导通逻辑为3V2→V3V4→V5V4→V5V6→V1V6→V1V2→V3V2→……，则转子磁场始终受到定子合成磁场的作用并沿顺时针方向连续转动。本设计中的无刷直流电机是一台额定功率为1．5 kW，额定转速为4 000 r／min的无刷直流电机，供电为270 V直流，根据电机本身特性进行系统及各模块设计。

无刷直流电机保持着有刷直流电机的优良机械及控制特性，在电磁结构上和有刷直流电机一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子上放置永久磁钢。定子采用位置传感器实现电子换相来代替有刷直流电机的电刷和换向器，各相逐次通电产生电流，定子磁场和转子磁极主磁场相互作用产生转矩。和有刷直流电机相比，无刷直流电机由于取消了电机的滑动接触机构，因而消除了故障的主要根源。转子上没有绕组，也就没有了励磁损耗，又由于主磁场是恒定的，因此铁损也是极小的，因而进一步增加了工作的可靠性。