无刷直流电机控制

电子换向或“无刷”电机继续受到欢迎，因为它们比机械换向或“刷”电机提供更高的电效率和转矩重量比。无刷直流(BLDC)电机通常被定义为永磁同步电机(pmsm)，由于定子绕组的集中，显示一个梯形反电动势。这将无刷直流电动机与永磁同步电动机区别开来，后者由于分布的定子绕组而表现出正弦反电动势。

无刷直流电机通常采用梯形控制，但磁场定向控制也被使用。永磁同步电机通常只使用面向场的控制。梯形无刷直流电动机控制是一种比磁场定向控制更简单的控制技术;它一次只能给两个相充电。扭矩控制只需要一个PID控制器，与场向控制相反，不需要使用Park和Clarke变换进行坐标变换。

电机控制工程师采用梯形方法设计无刷直流电动机控制器，主要完成以下任务:

• 为内部电流/电压回路开发带有PI控制器的控制器架构
• 为可选的外部速度和位置循环开发PI控制器
• 调优所有PI控制器的增益以满足性能要求
• 设计支持向量机控制
• 设计故障检测和保护逻辑
• 验证和验证控制器在不同操作条件下的性能
• 在微控制器上以固定或浮点形式实现控制器

无刷直流电动机控制设计采用动态仿真模块^®在硬件测试之前，您可以使用多速率模拟来设计、调优和验证控制算法，并在电机的整个工作范围内检测和纠正错误。使用Simulink进行仿真，可以减少原型测试的数量，并验证控制算法对故障条件的鲁棒性，这些故障条件不适用于硬件测试。您可以:

• 具有梯形或任意反电动势的无刷直流电动机模型
• 模型电流控制器，速度控制器和调制器
• 逆变器电力电子学模型
• 利用波德图、根轨迹等线性控制设计技术和自动PID整定等技术对无刷直流电动机控制系统增益进行整定
• 设定启动、关闭、错误模式，设计降额和保护逻辑，确保操作安全
• 设计I/O通道的信号调理和处理算法
• 运行电机和控制器的闭环仿真，以测试系统在正常和异常运行场景下的性能
• 自动生成ANSI、ISO或处理器优化的C代码和HDL，用于快速原型、硬件在环测试和生产实现