意法半導體:三相電機控制解決方案（二）

無刷DC電機的轉子上附有永磁體，而定子上則有外部換向線圈。 電子換向取代了DC電機內(nèi)電刷的功能，通常根據(jù)感應到的轉子位置來驅(qū)動定子線圈。 無刷DC電機的主要優(yōu)勢在于它固有的高效率和高可靠性。 由于設計者迫切需要提高系統(tǒng)效率，所以這些電機變得越來越常見了。 典型配置為1個由3個半橋驅(qū)動的三相電機。 在低功耗應用中，驅(qū)動器可被集成到智能功率IC內(nèi)。對于功率更高的應用而言，分立式IGBT和高壓柵極驅(qū)動器IC可用于半橋。 對于很多應用而言，無傳感器驅(qū)動器消除了對過去使用的霍爾效應傳感器的需求。 通常利用低端微控制器實現(xiàn)六步換向和速度控制。

BLDC標量控制驅(qū)動器

在標量驅(qū)動器內(nèi)，一般只控制頻率和施加在電機上的電壓（并不要求控制電流反饋）。

對于永磁3Φ電機（BLDC和PMSM）而言，需要獲取轉子速度和/或位置信息方可讓定子和轉子磁通位置保持同步。 在不使用物理傳感器（霍爾傳感器、編碼器等）提取轉子速度/位置信息的情況下，驅(qū)動器就被視為“無傳感器”驅(qū)動器。

由于利用這種驅(qū)動器很容易實現(xiàn)電機的無傳感器控制，所以六步波驅(qū)動器（亦即塊變換）就成了最常見的、面向PMSM和BLDC的標量驅(qū)動器。并且，在六步波驅(qū)動器內(nèi)，可以在電流模式下控制電機電流值，從而實現(xiàn)電機扭矩調(diào)節(jié)。

由于標量驅(qū)動器無需密集的數(shù)學計算，所以能夠利用低成本微控制器（從8位微控制器開始）實現(xiàn)。

BLDC矢量控制器（FOC）

為使電機以最佳效率運轉，定子磁通必須與轉子同步運轉，并且理論上定子與轉子磁通之間應保持90°相移。 當定子繞組集中到窄相帶，每個電機轉子繞組相感應的反電動勢電壓可按梯形波形相當精確地建模時，這種電機為 BLDC 電機，即無刷直流電機。 由于反電動勢波形的特點，BLDC 電機特別適合采用六步開關電流波形激勵生成接近恒定的輸出扭矩。 不過，如果應用能夠承受輕微機械扭矩波動，也可以采用正弦波電流驅(qū)動。 從這一因素考慮并在其限定的范圍內(nèi)，BLDC 電機也可以具備磁場定向控制的優(yōu)點 （可靠、低噪聲、起動和低速扭矩大）。

無刷AC（三相PMSM）電機

無刷AC電機，亦即永磁同步電機（PMSM）或永磁AC電機（PMAC），其轉子上附有永磁體，而定子上則有外部換向線圈。 它們不同于無刷DC電機，主要是因為定子線圈由正弦波驅(qū)動。 無刷AC電機的主要優(yōu)勢在于它固有的高效率、運轉順暢和高可靠性。 典型配置為1個由3個半橋驅(qū)動的三相電機。 在低功耗應用中，驅(qū)動器可被集成到智能功率IC內(nèi)。對于功率更高的應用而言，分立式MOS或IGBT和高壓柵極驅(qū)動器IC可用于半橋。 對于很多應用而言，無傳感器磁場定向控制（FOC）驅(qū)動器消除了對過去使用的編碼器的需求。 可以利用低成本32位微控制器輕松實現(xiàn)正弦波驅(qū)動和FOC算法。

PMSM標量控制驅(qū)動器