意法半導體:三相電機控制解決方案（二）

無(wú)刷DC電機的轉子上附有永磁體，而定子上則有外部換向線(xiàn)圈。 電子換向取代了DC電機內電刷的功能，通常根據感應到的轉子位置來(lái)驅動(dòng)定子線(xiàn)圈。 無(wú)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效率，所以這些電機變得越來(lái)越常見(jiàn)了。 典型配置為1個(gè)由3個(gè)半橋驅動(dòng)的三相電機。 在低功耗應用中，驅動(dòng)器可被集成到智能功率IC內。對于功率更高的應用而言，分立式IGBT和高壓柵極驅動(dòng)器IC可用于半橋。 對于很多應用而言，無(wú)傳感器驅動(dòng)器消除了對過(guò)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(shí)現六步換向和速度控制。

BLDC標量控制驅動(dòng)器

在標量驅動(dòng)器內，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，驅動(dòng)器就被視為“無(wú)傳感器”驅動(dòng)器。

由于利用這種驅動(dòng)器很容易實(shí)現電機的無(wú)傳感器控制，所以六步波驅動(dòng)器（亦即塊變換）就成了最常見(jiàn)的、面向PMSM和BLDC的標量驅動(dòng)器。并且，在六步波驅動(dòng)器內，可以在電流模式下控制電機電流值，從而實(shí)現電機扭矩調節。

由于標量驅動(dòng)器無(wú)需密集的數學(xué)計算，所以能夠利用低成本微控制器（從8位微控制器開(kāi)始）實(shí)現。

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(gè)電機轉子繞組相感應的反電動(dòng)勢電壓可按梯形波形相當精確地建模時(shí)，這種電機為 BLDC 電機，即無(wú)刷直流電機。 由于反電動(dòng)勢波形的特點(diǎn)，BLDC 電機特別適合采用六步開(kāi)關(guān)電流波形激勵生成接近恒定的輸出扭矩。 不過(guò)，如果應用能夠承受輕微機械扭矩波動(dòng)，也可以采用正弦波電流驅動(dòng)。 從這一因素考慮并在其限定的范圍內，BLDC 電機也可以具備磁場(chǎng)定向控制的優(yōu)點(diǎn) （可靠、低噪聲、起動(dòng)和低速扭矩大）。

無(wú)刷AC（三相PMSM）電機

無(wú)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(xiàn)圈。 它們不同于無(wú)刷DC電機，主要是因為定子線(xiàn)圈由正弦波驅動(dòng)。 無(wú)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(gè)由3個(gè)半橋驅動(dòng)的三相電機。 在低功耗應用中，驅動(dòng)器可被集成到智能功率IC內。對于功率更高的應用而言，分立式MOS或IGBT和高壓柵極驅動(dòng)器IC可用于半橋。 對于很多應用而言，無(wú)傳感器磁場(chǎng)定向控制（FOC）驅動(dòng)器消除了對過(guò)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(shí)現正弦波驅動(dòng)和FOC算法。

PMSM標量控制驅動(dòng)器