BLDC電機的控制電路

如果需要電機轉動起來，需要給電機轉子一個旋轉的磁場。對于三相無刷直流電機來說，直流電壓源只為三相逆變器提供恒定電壓，所以需要通過三相逆變器將直流電轉換成三相電流，依次為不同線圈對通電。

BLDC電機通過下圖所示三相逆變器電路可以實現電機的換向邏輯，實質上就是通過控制Q0~Q5開關的導通和切斷，來控制右側A、B、C三相電機定子上產生所需要的正弦電壓，那么我們需要控制的也就是這六個開關的開關周期。這里涉及到了一個算法，后面我們會講到，就是空調矢量脈寬調制（SVPWM）。

下圖的BLDC電機在非驅動端的定子中嵌入了三個霍爾傳感器。上文我們講到了，當電機每轉過60個電角度，其中一個霍爾傳感器就會改變狀態。所以完成一個點周期需要六步。

帶霍爾傳感器的BLDC電機控制電路

那么對于無霍爾傳感器的BLDC電機電路，我們如何判斷電機轉子的位置呢？

無霍爾傳感器的BLDC電機控制電路

這里我們需要引入反電動勢的概念。當電機轉動時，每個線圈繞組都會產生反電動勢，根據楞次定律（來拒去留，增縮減擴），該電動勢的方向與線圈繞組的電壓相反，這個反電動勢的極性與勵磁電壓相反。

霍爾傳感器信號、反電動勢、輸出轉矩和電流對照圖：

我們可以看到每當電機發生換向時，即霍爾傳感器信號發生跳變，都有一個繞組為正電，一個繞組為負電，一個繞組保持開路。這時候反電動勢的電壓極性從正變為負或從負變為正，即反電動勢經過零值。這就是我們通過識別反電動勢過零點，來識別轉速位置換向的過程。

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BLDC電機控制算法的選擇

簡單來說，BLDC電機有兩種控制方法：六步換向方波控制，磁場定向控制法（FOC）。

BLDC電機和永磁同步電機（PMSM）的結構大同小異，一般來說PMSM電機的控制通常只用磁場定向控制法。

六步換向方波控制方法比磁場定向控制法更簡單，每次只有兩相通電，不需要進行Park和Clark變換。但是六步換向方波控制存在比較大的轉矩脈動，并且會有比較大的噪音。這里我們只講磁場定向控制法。

一對磁極和兩對磁極的 BLDC 電機運行動畫

磁場定向控制 (FOC) 是一種高性能交流電機控制策略，可以實現電壓矢量控制，從而實現了電機定子磁場的矢量控制，能夠保證定子磁場與轉子磁場時刻保持在90°，實現一定電流下最大的轉矩輸出。FOC的低速模式控制性能較好（性能好壞取決于速度反饋方式），正反向切換性能優異，并且FOC可以進行電流（力矩）、速度、角度三個閉環控制。采用正弦波控制，噪音會比方波控制小很多。