梯形波式換相對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)來(lái)說(shuō)不能達(dá)到一個(gè)平滑和精確的控制，尤其是在低速運(yùn)行的情況下。而弦波式換相就可以解決這些問(wèn)題。

直流無(wú)刷電機(jī)的弦波式控制方式主要是通過(guò)同時(shí)控制三組線圈的電流，讓他們?cè)?a data-mid="562" href="http://www.greaturl.cn/a/349.html">直流無(wú)刷電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中平滑地以弦波形式變化。三組線圈的電流被實(shí)時(shí)地控制以達(dá)到一個(gè)大小恒定且保持與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向垂直的矢量。相對(duì)于梯形波式換相，這種換相方式可消除力矩的波動(dòng)和換相時(shí)候的電流跳動(dòng)。

在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，為了讓直流無(wú)刷電機(jī)的電流更接近于平滑的弦波形式，我們就需要用一個(gè)高精度的傳感器來(lái)精確測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。而霍爾信號(hào)只能做出粗糙的測(cè)量，完全達(dá)不到這種高精度要求，所以我們就需要用編碼器或者類似的裝置來(lái)達(dá)到我們的要求。

直流無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)的弦波式換相的框架圖。這種方式具有兩路獨(dú)立的電流控制環(huán)，以此來(lái)對(duì)電機(jī)的兩路線圈進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。因?yàn)橹绷鳠o(wú)刷電機(jī)是 WYE 型接線，所以第三組線圈的電流與另兩組線圈的電流總和大小相等，但方向相反（牛頓電流定律），因此我們不能單獨(dú)地控制第三組線圈的電流。

因?yàn)槿M線圈的電流必須被組合成一組穩(wěn)定的直流無(wú)刷電機(jī)旋轉(zhuǎn)矢量電流，而且這三組線圈相互保持120 度的角度，所以三組電流必須為弦波形式，而且保持 120 度的相位差。位置編碼器主要用來(lái)提供兩路弦波信號(hào)，而且相互間隔 120 度。這兩路信號(hào)將和力矩控制信號(hào)相互疊加成一個(gè)放大的弦波式信號(hào)以得到對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的控制力矩。這兩路電流信號(hào)經(jīng)過(guò)相位的疊加形成讓直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的電流矢量。

兩路電機(jī)線圈的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)整定而得到的弦波信號(hào)將被輸入到一對(duì) P-I 控制器里。由于第三路線圈電流是另兩路的負(fù)向疊加，所以我們無(wú)需控制它。每路 P-I 控制器的輸出信號(hào)將被接入 PWM 進(jìn)行調(diào)制，并通過(guò)橋路輸入到直流無(wú)刷電機(jī)的線圈中。第三路線圈的控制電壓為另兩路線圈電壓的負(fù)向疊加，而這三路的控制電壓依然保持 120 度的相位角。為了讓實(shí)際輸出的電流波形精確地與電流控制信號(hào)吻合，所以經(jīng)過(guò)整定的電流控制矢量就必須像我們所需要的那樣旋轉(zhuǎn)平滑，大小穩(wěn)定，并且一直保持和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向垂直。

弦波式換相能得到梯形波式換相所不能達(dá)到的對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)的平滑控制。然而，這種理想的方式只能對(duì)電機(jī)低速運(yùn)動(dòng)起到非常好的平滑作用，而對(duì)于直流無(wú)刷電機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)則沒(méi)有任何作用。因?yàn)楫?dāng)速度起來(lái)后，電流環(huán)控制器必須跟蹤頻率不斷提高的弦波信號(hào)，而且還要克服振幅和頻率不斷提高的電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)。

因?yàn)?/span> P-I 控制器的增益和響應(yīng)頻率是有限制的，所以這種電流環(huán)控制的不穩(wěn)定性很容易引起電流的相位滯后和控制誤差。速度越高，誤差越大。這也導(dǎo)致定子電流矢量的方向不能穩(wěn)定地跟隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，偏離于有效的垂直方向。這就使得直流無(wú)刷電機(jī)輸出的力矩變小，因此我們就需要更多的電流來(lái)保持電機(jī)的力矩。這也就表示直流無(wú)刷電機(jī)的工作效率降低了。

直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，這種情況越惡化。在某種狀態(tài)下，直流無(wú)刷電機(jī)電流的方向偏移會(huì)達(dá)到 90 度之多，當(dāng)這個(gè)時(shí)候，直流無(wú)刷電機(jī)的力矩會(huì)減小為零。在采用弦波式換相的情況下，如果速度高于上述的狀態(tài)時(shí)，直流無(wú)刷電機(jī)會(huì)輸出負(fù)力矩，但這是不可能發(fā)生的事。

• 直流無(wú)刷電機(jī)梯形波換相原則
• 直流無(wú)刷與永磁同步電機(jī)的區(qū)別