无刷直流电机的调速控制方式？

无刷电机在大功率、高转速的条件下优越性更加明显，但对电机控制器要求会比较高，下面我们来介绍一下大功率无刷直流电机控制器的原理。

选用BLDC无刷直流电机QFN系列作为设计方案，此款电机额定转速432rpm，额定功率1500W，过载能力3倍，而驱动部分按1KW设计，电源为三相220V/50HZ，驱动方式为直流PWM，这样电机的可靠性更高，控制简单，控制特性更好，无刷直流电机控制器是根据霍尔效应制作的一种磁场控制器，其安装在电机的内部，是一种开关型器件。大功率无刷直流电机控制器输入的信号经过阻容低通滤波后再输入到单片机中，以免杂波的干扰影响单片机的判断。霍尔控制器的基本功能是电机的每一个电周期内产生出的开关状态数。本设计限度的发挥其优越性，降低成本，提高运行可靠性等。

大功率无刷直流电机主要应用在智能家厨、工业设备、通风领域设备等领域。其中家电设备的应用最为广泛，此款无刷直流电机是含控制器一体化的产品，可根据性能和应用要求设计电机和控制器的方案。

随着市场的需求，无刷直流电机的技术优势越来越显著，近些年大功率无刷直流电机已经迅速的得到了推广与应用，无刷直流电机控制器的技术也得到了一定的提升。

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     无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的，具有无极调速、调速范围广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等优点，解决了有刷电机存在的一系列问题，广泛应用于工业设备、仪器仪表、家用电器、机器人、其他行业设备等各个领域。可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；

     目前，主流的无刷直流电机的控制方式有3种：FOC(又称为矢量变频、磁场矢量定向控制)、方波控制(也称为梯形波控制、120°控制、6步换向控制)和正弦波控制。由于控制了电机定子磁场的方向，所以可使电机定子磁场与转子磁场时刻保持在90°，实现一定电流下的ZD转矩输出。昊诚电机FOC控制方式的优点是：转矩波动小、效率高、噪声小、动态响应快;缺点是：硬件成本较高、对控制器性能有较高要求，电机参数需匹配。由于FOC的优势明显，目前昊诚电机已在很多应用上逐步替代传统的控制方式，在运动控制行业中备受青睐。

在直流电机应用中，有刷直流电机和无刷直流电机各占据了半壁江山，有刷直流电机以低成本、控制简单、扭矩大为特点，被广泛应用，而无刷直流电机一直被认为成本高、控制复杂，那么无刷直流电机控制到底有多复杂呢？下面昊诚电机来聊一聊无刷直流电机的控制。
　　无刷直流电机的基本介绍：无刷直流电机与有刷直流电机的不同之处在于没有换向器与电刷，减少了磨损，采用电子换向使直流电机的效率也大大了提升（约百分之二三十左右）。而控制的复杂也导致了成本增加，直流电机电子整流需要监控电路来保证转速和转矩控制线圈的通电时间，保证直流电机运行的峰值效率。
　　无论是何种直流电机，都是遵循电能转换机械能的规律，电流在通过线圈时便会产生磁场，而第二个磁场的存在绕组上产生一个力达到极限时,导体在90°第二个字段。增加线圈的数量可以提高电机输出和平滑输出功率。
　　直流电机复杂的控制：目前，直流无刷电机常见的控制方式为PWM，也叫做脉宽调制控制，原理是通过将输入的直流电压转换成调制的驱动电压，PWM控制可提供精确的控制速度和扭矩，它的是在高频率发生的开关损耗和发生在低频率的波纹电流之间的一种平衡，在极端情况下，会损坏电动机。通常，PWM频率至少比ZD电机转速高一个数量级。

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排气通风领域中，风机中的电动机是一种输入电功率、输出机械功率的原动机械，包括了电机的转矩、转速、以及转矩和转速随电压、负载变化而变化的规律。因此，电机的运行特性可分为：启动特性、电动运行特性、制动特性、机械特性以及调速特性。

目前，国内外对无刷直流电机（brushless DC motor ,BLDCM）的定义一般有两种：一种定义认为只有梯形波/方波无刷直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波无刷电机则被称为永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）；另一种定义认为梯形波/方波无刷电机和正弦波无刷电机都是无刷直流电机。ANSI/IEEE 国际标准100-1984只定义了“brushless rotary machinery”，NEMA标准MG7-1987则将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换向控制的自同步旋转电机”，其换向电路可以是独立的也可以是集成于电机本体上。

昊诚无刷直流电机驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。 

电源部分可以直接以直流电输入(一般为 24V)或以交流电输入(110V/220 V，380V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由逆变桥(inverter)转成 3 相电压来驱动电机。

昊诚无刷直流电机整的驱动器还包括其他模块电路以及扩展电路等。

1、主控制部分：包括主处理器单元，EEPROM存储电路，模块驱动（PWM）及保护（过流，过压等故障保护）电路，编码器电路，多功能IO电路等;

2、驱动部分：包括开关电源电路，逆变桥驱动电路，制动电路，采样电路（相电流，母线电压等）

3、显示部分：数码管或LCD等显示电路

4、通讯：RS232，RS485通讯电路

直流无刷电机的调速方式情况一是：主要靠电压来控制，力矩主要由电流来控制，一般会带一个配套的电机驱动器，改变驱动器的输出电压 就可以控制电机的速度，如果没有驱动器，想自己直接控制电机的话，需要看电机的功率和工作电流。如果是小功率的电机可以用电阻调速（不建议使用，方法很简单，串联个电位器即可，不过这种方式会降低效率，所以不提倡），大功率的电机不能使用电阻调速，因为这样需要一个小阻值大功率的电阻（电机工作阻值很小），这种电阻不好找而且这种方案效率太低，建议还是找个配套的驱动器

　　直流无刷电机的调速方式情况二是：PWM调速，直流电机的PWM调速原理与交流电机调速原理不同，它不是通过调频方式去调节电机的转速，而是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。它的调制方式是调幅。PWM控制有两种方式：

　　1.使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，电机的转速就越高

　　2.使用PWM控制信号控制三极管导通时间，改变控制电压高低来实现

直流有刷电机的优势在于启动力矩大，调速系统结构简单，价格低廉，然而缺点也有很多如噪音大，容易损坏，要换碳刷，因此，目前直流无刷电机取代。

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