设为主页  加入收藏
 
·I2S数字功放IC/内置DSP音频算法功放芯片  ·马达驱动IC  ·2.1声道单芯片D类功放IC  ·内置DC/DC升压模块的D类功放IC  ·锂电充电管理IC/快充IC  ·无线遥控方案
当前位置:首页->技术分享
无刷直流电机方波、正弦波、FOC控制
文章来源:永阜康科技 更新时间:2024/5/6 11:48:00
在线咨询:
给我发消息
小鄢 2850985542
给我发消息
张代明 3003290139
给我发消息
姚红霞 3003214837
13713728695
 
一、简介

无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的,具有无极调速、调速规模广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等长处,处理了有刷电机存在的一系列问题,广泛使用于工业设备、仪器仪表、家用电器、机器人、医疗设备等各个领域。因为无刷电机没有电刷进行主动换向,因而需求运用电子换向器进行换向。无刷直流电机驱动器完成的便是这个电子换向器的功用。

二、主流的无刷直流电机的控制方法

目前主要有三种:FOC(又称为矢量控制、磁场定向控制)、方波控制(也称为梯形波控制、120°控制、六步换向控制)和电压正弦波控制。那么这3种控制方法都各有什么优缺陷呢?

1. 方波控制
方波控制运用霍尔传感器或者无感估算算法取得电机转子的位置,然后依据转子的位置在360°的电气周期内,进行6次换向(每60°换向一次)。每个换向方位电机输出特定方向的力,因而可以说方波控制的位置精度是电气60°。因为在这种方法控制下,电机的相电流波形接近方波,所以称为方波控制。


方波控制方法的长处是控制算法简单、硬件成本较低,运用功能普通的控制器便能取得较高的电机转速;缺陷是转矩脉动大、存在必定的电流噪声、功率达不到最大值。方波操控适用于对电机滚动功能要求不高的场合。如下图一所示为方波控制的电流波形:

图一:方波控制电流波形

2. 一般正弦波控制

一般正弦波控制方法运用的是SVPWM波,输出的是3相正弦波电压,理论上相应的电流也是正弦波电流,但是因为没有对电流进行控制,所以电流波形并不一定是真正的正弦波。这种方法没有方波控制换向的概念,或许以为一个电气周期内进行了无限多次的换向。显然,一般正弦波控制比较方波控制,其转矩脉动较小,电流谐波少,控制起来感觉比较“细腻”,可是对控制器的功能要求稍高于方波控制,而且电机功率不能发挥到最大值。如下图二所示为一般正弦控制时对应的电流波形及调制波波形(马鞍波)。

图二:一般正弦控制时对应的电流波形及调制波波形(马鞍波)

3. FOC控制

正弦波控制完成了电压矢量的控制,可是无法控制电流的方向。FOC控制方法可以认为是正弦波控制的升级版别,完成了电流矢量的控制,也即完成了电机定子磁场的矢量控制。


因为控制了电机定子磁场的方向,所以可以使电机定子磁场与转子磁场时间保持在90°,完成必定电流下的最大转矩输出。FOC控制方法的长处是:转矩脉动小、功率高、噪声小、动态响应快;缺陷是:硬件成本较高、对控制器功能有较高要求,电机参数需匹配。下图三所示为FOC控制时电机的相电流波形。

图三:FOC控制时,电机相电流波形

 

三、哪种方法更适合未来的发展?

FOC是现在无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)高效控制的最佳选择。FOC精确地控制磁场方向,使得电机转矩平稳、噪声小、功率高,而且具有高速的动态响应。因为FOC的优势显着,现在已在许多使用上逐步代替传统的控制方法,在运动控制职业中备受瞩目,例如伺服控制领域。


FOC典型控制框图如下图四所示。为了得到电机转子的位置、电机转速、电流等信息作为反应,首先需求收集电机相电流,对其进行一系列的数学变换和预算算法后得到解耦了的易用控制的反应量。然后,依据反应量与目标值的误差进行动态调整,最终输出3相正弦波驱动电机转动。

图四:无传感器FOC矢量控制框图

FOC依照电机有无传感器来区分可以分为有传感器FOC和无传感器FOC。


关于有传感器FOC,因为电机的传感器(一般为霍尔传感器或编码器等)能反应电机转子的位置信息,因而在控制中可以不运用位置估算算法,控制起来相对无传感器FOC简单,可是对带传感器的电机使用来说,往往对控制功能要求较高。


关于无传感器FOC,因为电机不带任何传感器,因而不能通过简单读取传感器的测量值来得到电机转子的位置信息,所以在控制中需求通过收集电机相电流,运用位置估算算法来获取转子位置。虽然无感FOC的控制难度较大,可是它可以防止传感器损坏的危险,而且省去了传感器的本钱,一起简化了电机与驱动板之间的布线。现在,无感FOC多使用在风机、水泵类的场合中。

 
 
 
    您可能对以下产品感兴趣  
产品型号 功能介绍 兼容型号 封装形式 工作电压 备注
ACM6755 ACM6754是一款三相无刷直流电机驱动芯片,内部集成无感三相无刷电机驱动算法、相电流检测电流电路、栅极驱动电路以及功率MOS管. 支持最大4.8A的相电流. ACM6754/55 的高集成度以及精简外围特别适用于高功率密度、小尺寸、静音要求高的三相无刷电机驱动器。 ACM6763 QFN-28 4.5V-28V 三相180˚ 正弦/方波, 无感或者外置霍尔的直流无刷电机驱动器, 180˚ 正弦/方波/开窗正炫可选
ACM6763 4.5V-32V、5A三相无刷无感驱动、180˚正弦,集成驱动算法+预驱+MOS ACM6755 QFN-28 4.5V-32V 三相180˚ 正弦, 无感或单霍尔,车规级无刷电机驱动
ACM6754 ACM6754是一款全集成、无需外置传感器的三相无刷电机驱动IC。内部集成电机控制算法和电流/ 电压检测,能够基于无刷电机旋转过程中的反电动势控制电机静音/ 高效旋转。 ACM6753 QFN-24 5V-28V 三相180˚ 正弦/方波, 无感或者外置霍尔的直流无刷电机驱动器
ACM6252 ACM6252是一款外置霍尔传感器的单相无刷电机驱动IC。内部集成电机控制算法和电流检测,能够基于霍尔信号控制单相无刷电机静音/ 高效旋转。内部集成4颗小于500mΩ的MOS保证1.2A电流输出的情况下优异的热性能。 APX9230/M8121 TSSOP-16/DFN-10 3.3V-18V 正弦波或方波驱动,外置霍尔的12V/1.2A单相无刷直流电机驱动器
ACM6753 18V、3A三相无刷无感驱动、180˚正弦,集成驱动算法+预驱+MOS ACM6754 QFN-24 5V-18V 5-18V无感三相无刷电机驱动器
 
 
    相关产品  
 
 
·蓝牙音箱的音频功放/升压/充电管
·单节锂电内置升压音频功放IC选型
·HT7179 12V升24V内置
·5V USB输入、三节锂电升压型
·网络主播声卡专用耳机放大IC-H
 
M12269 代人体检中介机构 HT366 ACM8629 HT338 

业务洽谈:手机:13713728695(微信同号)   QQ:3003207580  EMAIL:panbo@szczkjgs.com   联系人:潘波

地址:深圳市宝安西乡航城大道航城创新创业园A5栋307/309

版权所有:深圳市永阜康科技有限公司  备案号:粤ICP备17113496号