一、前言

隨著控制技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)對節(jié)能要求的提高，直流無刷電機(jī)作為一種新型、高效率的電機(jī)被 得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的直流無刷電機(jī)采用方波控制方式，控制簡單，容易實(shí)現(xiàn)， 同時(shí)存在轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)、換相噪聲等問題，在一些對噪聲有要求的應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。針對這些應(yīng)用，采用正弦波控制 可以很好的解決這個(gè)問題

二、直流無刷電機(jī)的正弦波控制簡介

直流無刷電機(jī)的正弦波控制即通過對電機(jī)繞組施加一定的電壓，使電機(jī)繞組中產(chǎn)生正弦電流，通 過控制正弦電流的幅值及相位達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。與傳統(tǒng)的方波控制相比， 電機(jī)相電流為正弦， 且連續(xù)變化，無換相電流突變，因此電機(jī)運(yùn)行噪聲低

根據(jù)控制的復(fù)雜程度，直流無刷電機(jī)的正弦波控制可分為：簡易正弦波控制與復(fù)雜正弦波控制。 簡易正弦波控制：

對電機(jī)繞組施加一定的電壓，使電機(jī)相電壓為正弦波，由于電機(jī)繞組為感性負(fù)載，因此電機(jī)相電 流也為正弦波。通過控制電機(jī)相電壓的幅值以及相位來控制電流的相位以及幅值， 為電壓環(huán)控制，實(shí) 現(xiàn)較為簡單

復(fù)雜正弦波控制：

與簡易正弦波控制不同，復(fù)雜的正弦控制目標(biāo)為電機(jī)相電流，建立電流環(huán)，通過直接控制相電流 的相位與幅值達(dá)到控制電機(jī)的目的。由于電機(jī)相電流為正弦信號(hào)，因此需要進(jìn)行電流的解耦操作，較 為復(fù)雜，常見的為磁場定向控制（FOC）及直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）等

本文將主要介紹簡易正弦波控制的原理及其實(shí)現(xiàn)

三、簡易正弦波控制原理

簡易正弦波控制即通過控制電機(jī)正弦相電壓的幅值以及相位達(dá)到控制電機(jī)電流的目的。通常通過 在電機(jī)端線施加一定形式的電壓來使繞組兩端產(chǎn)生正弦相電壓。常見的生成方式為：正弦 PWM 以及空 間矢量 PWM。由于正弦 PWM 原理簡單且便于實(shí)現(xiàn)，因此簡易正弦波控制中通常采用其作為 PWM 生 成方式。圖 1 為 BLDC 控制結(jié)構(gòu)圖，其中 Ux、Uy、Uz 為橋臂電壓，Ua、Ub、Uc 為電機(jī)繞組的相電 壓，以下對于不同種類的 PWM 調(diào)制方式的介紹將基于此結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行

（1）三相正弦調(diào)制 PWM

三相 SPWM 為最常見的正弦 PWM 生成方式，即對電機(jī)三個(gè)端線施加相位相差 120 度的正弦電 壓信號(hào)，由于中性點(diǎn)為 0，因此電機(jī)相電壓也為正弦，且相位與施加的正弦電壓相同。如圖 2 所示。

（2）開關(guān)損耗最小正弦 PWM

與常見的 SPWM 不同，采用開關(guān)損耗最小正弦 PWM 時(shí)，施加在電機(jī)端線上電壓 Ua、Ub、Uc 并 非正弦波電壓，此時(shí)電機(jī)中心點(diǎn)電壓并非為 0，但是電機(jī)相電壓仍然為正弦。因此此類控制方式為線 電壓控制。見圖 3：

其中 Ux、Uy、Uz 為電機(jī)端線電壓，Ua、Ub、Uc 為電機(jī)相電壓，可見相電壓相位差為 120 度。Ux、Uy、Uz 與 Ua、Ub、Uc 的關(guān)系如下：

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