【经验】直流无刷电机的正弦波控制简介
直流无刷电机的正弦波控制即通过对电机绕组施加一定的电压，使电机绕组中产生正弦电流，通过控制正弦电流的幅值及相位达到控制电机转矩的目的。与传统的方波控制相比，电机相电流为正弦，且连续变化，无换相电流突变，因此电机运行噪声低。
本文华芯微特将根据控制的复杂程度，直流无刷电机的正弦波控制可分为：简易正弦波控制与复杂正弦波控制。
1、简易正弦波控制
对电机绕组施加一定的电压，使电机相电压为正弦波，由于电机绕组为感性负载，因此电机相电流也为正弦波。通过控制电机相电压的幅值以及相位来控制电流的相位以及幅值，为电压环控制，实现较为简单。
2、复杂正弦波控制
与简易正弦波控制不同，复杂的正弦控制目标为电机相电流，建立电流环，通过直接控制相电流的相位与幅值达到控制电机的目的。由于电机相电流为正弦信号，因此需要进行电流的解耦操作，较为复杂，常见的为磁场定向控制（FOC）及直接转矩控制（DTC）等。
下面介绍简易正弦波控制的原理及其实现。
简易正弦波控制原理
简易正弦波控制即通过控制电机正弦相电压的幅值以及相位达到控制电机电流的目的。通常通过在电机端线施加一定形式的电压来使绕组两端产生正弦相电压。常见的生成方式为：正弦PWM以及空间矢量PWM。由于正弦PWM原理简单且便于实现，因此简易正弦波控制中通常采用其作为PWM生成方式。图1为BLDC控制结构图，其中Ux、Uy、Uz为桥臂电压，Ua、Ub、Uc为电机绕组的相电压，以下对于不同种类的PWM调制方式的介绍将基于此结构图进行。
1、三相正弦调制PWM
三相SPWM为最常见的正弦PWM生成方式，即对电机三个端线施加相位相差120度的正弦电压信号，由于中性点为0，因此电机相电压也为正弦，且相位与施加的正弦电压相同。如图2所示。
2、开关损耗最小正弦PWM
与常见的SPWM不同，采用开关损耗最小正弦PWM时，施加在电机端线上电压Ua、 Ub、Uc并非正弦波电压，此时电机中心点电压并非为0，但是电机相电压仍然为正弦。因此此类控制方式为线电压控制。其中Ux、Uy、Uz为电机端线电压，Ua、Ub、Uc为电机相电压，可见相电压相位差为120度。Ux、Uy、Uz与Ua、Ub、Uc的关系如下：
可见采用开关损耗最小正弦PWM时，Ux，Uy，Uz相位差120度，且为分段函数形式，并非正弦电压，而电机相电压Ua、Ub、Uc仍然为正弦电压。且在120度区内端线电压为0，即对应的开关管常开或常关。因此与三相正弦PWM相比，开关损耗减少1/3。
通过控制Ux，Uy，Uz的相位以及幅值即可以控制Ux，Uy，Uz，实现控制电流的目的。
3、空间矢量脉宽调制(SVPWM)
与SPWM不同，SVPWM施加在电机端线上电压并非等效正弦波电压，此时电机中心点电压并非为0，但电机相电压仍然为等效正弦，从而使得电机相线电流也成正弦变化规则。
三相全桥逆变器共8种开关模式，分别对应八个基本电压空间矢量U0~U7，U0和U7为零矢量，位于原点。其余6个非零矢量幅值相同，相邻矢量间隔60°。根据非零矢量所在位置将空间划分为六个扇区。空间矢量脉宽调制就是利用U0~U7的不同组合，组成幅值相同、相位不同的参考电压矢量Uref，从而使矢量轨迹尽可能逼近基准圆。
图4为参考电压在第一扇区，有两个非零矢量U1U2和零矢量合成，当参考电压进入下一个扇区，采用新的相邻两个矢量与零矢量进行合成。基于矢量合成规则，在符合T1+T2 <= Tpwm条件下，并要求任意角度下V1和V2都能合成出的矢量，所以Uref_max=√3/2 Udc。调制度M=Uref/(Uref_max)=Uref/(√3/2 Udc)。
θ角度的推算和前面SPWM里的方法是一样的。为了减少三角函数计算同样采用代码内置Sin三角函数表为了获得最佳的谐波性能和最小开关损耗，目前主要有7段式和5段式空间矢量合成方法。
对比7段式和5段式可知，两者在零矢量的分配上存在很大的区别，单个PWM周期内，5段式方法将零矢量集中插入在中间，转矩脉动大，在低频时会导致明显的走走停停不平稳现象，而7段式方法中零矢量的一半被插入在PWM周期的中间，另一半插入在PWM周期的两边，这样可以使得磁链的运转更加平稳，减少电机转矩的脉动，使得低频时特性明显好于5段式，高频时特性差异不大。但5段式方法中每个PWM周期中，总有一相桥臂的开关管状态不需要改变，而在7段式方法中，每一相桥臂的开关管都需要开关各一次，5段式比7段式开关次数减少1/3，所以5段式的开关功耗是最小的。综合来说在PWM周期达到10KHz以上，5段式更加合适。
举例：角度θ=30°，力矩百分比M=50%，PWM频率20KHz，求三相各PWM的占空比。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由ll转载自华芯微特，原文标题为:直流无刷电机的正弦波控制简介，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关推荐
【经验】如何使用JFLASH擦除、写入及读取华芯微特指定型号MCU
本文介绍了华芯微特MCU产品如何使用第三方Segger公司的JFLASH配合J-Link仿真器对指定型号MCU的Flash进行擦除、写入及读取操作。
设计经验 发布时间 : 2022-12-22
【经验】华芯微特SWM341/SWM34S系列MCU环境配置指南
华芯微特MCU的系列之SWM341＆SWM34S，内核相同，34S在341基础上内置了SDRAM。341芯片使用M33内核，基于ARM-V8指令集的架构，对应的工具版本有更高的要求。本文中华芯微特将为大家介绍SWM341/SWM34S系列MCU环境配置指南。
设计经验 发布时间 : 2023-09-26
华芯微特SWM341 ISP模式参考
本文介绍华芯微特SWM341MCU ISP模式。
设计经验 发布时间 : 2024-11-11
华芯微特（Synwit）32位MCU选型表
目录- 32位微控制器
型号- SWM19SC9T6-50,SWM241PBT7-80,SWM260PBT7-80,SWM181RCT6-50,SWM211,SWM21DC8U7-50,SWM211G6S7-65,SWM181C9T6-50,SWM241KBT7-80,SWM34SRET6-50,SWM21PG6S7-65,SWM34SVET6-50,SWM341RET7-50,SWM260KBT7-80,SWM320RET7-50,SWM201G6S7-65,SWM181DBU6-40,SWM211C8T7-50,SWM201C6T7-50,SWM341CET7-50,SWM190CBT7-50,SWM201,SWM320VET7-50,SWM320,SWM20PG6S6-65,SWM341,SWM241,SWM260,SWM181,SWM19SCBT7-50,SWM320CET7-50,SWM190,SWM32SRET6-50,SWM190RBT7-50,SWM241CBT7-50,SWM181CBT6-50,SWM20DC6U7-50,SWM21DK6U7-50,SWM341VET7-50,SWM260CBT7-50,SWM34SCET6-50
【应用】华芯微特高速吹风筒电机控制解决方案，主频可达90MHz，具有堵转、过流、过压、过温保护等功能
随着生活品质的提高，人们对吹风机的要求不只是将头发吹干，与此同时还要求不伤发、能养发的功能需求，华芯微特目前推出了2款高速吹风筒电机控制解决方案（即SWM211C8T7-50，SWM211G6S7-65），具有堵转、过流、过压、过温保护等功能。
应用方案 发布时间 : 2023-05-30
使用华芯微特SWM341系列MCU环境配置
SWM341是华芯微特的其中一款MCU，341和341+内置SDRAM的34S系列，其内核相同。本文中华芯微特来为大家介绍使用SWM341系列MCU环境配置，希望对各位工程师朋友有所帮助。
设计经验 发布时间 : 2024-10-27
【技术】LVGL按钮的讲解
LVGL按钮是简单的矩形对象。它们源自容器，因此也可以提供布局和配合。此外，可以启用它以在单击时自动进入检查状态。本文华芯微特将对LVGL按钮进行详细的讲解。
技术探讨 发布时间 : 2022-04-23
以华芯微特SWM341/SWM34S系列MCU芯片，介绍从软件层面降低MCU功耗的方法
随着集成电路技术的飞速发展，MCU的功耗问题逐渐成为设计和应用中必须考虑的关键因素。低功耗设计对于提高电路可靠性、降低成本以及延长电池寿命具有至关重要的作用。本文档主要是以华芯微特SWM341/SWM34S系列芯片，介绍从软件层面降低MCU功耗的方法分享。
设计经验 发布时间 : 2024-09-03
华芯微特（Synwit）32位MCU选型指南
目录- 公司介绍&产品分类 TFT-LCD 显示和人机界面（HMI）用微控制器 电机专用微控制器 大家电 & 工控通用微控制器 32位微控制器选型表
型号- SWM34X,SWM320 SERIES,SWM 201C6T7-50,SWM19SCBT6-50,SWM190 SERIES,SWM 201 系列,SWM32SRET6,SWM181CCT6-50,SWM260KBT7-80,SWM190KBT6-80,SWM201G6S7-65,SWM 201,SWM 201G6S7-65,SWM 19S 系列,SWM201,SWM260 SERIES,SWM320,SWM19S,SWM160,SWM20PG6S6,SWM20D,SWM32SRET6-50,SWM 20PG6S6-65,SWM 190,SWM181CBT6-50,SWM260CBT7-50,SWM260PBT7-80,SWM 260 系列,SWM32S,SWM181 SERIES,SWM181RCT6-50,SWM20P,SWM260CBT7,SWM160C8T7-50,SWM190CBT6-50,SWM20G,SWM 190 系列,SWM 260,SWM 181,SWM201 SERIES,SWM320RET7-50,SWM181DBU6-40,SWM181CBT6,SWM160 SERIES,SWM 341,SWM 341 系列,SWM190 系列,SWM201C6T7-50,SWM 181 系列,SWM320VET7-50,SWM341,SWM190RBT6-50,SWM20PG6S6-65,SWM260,SWM181,SWM320CET7-50,SWM190
华芯微特基于SWM166系列主控制器的车载无线充电器应用方案介绍
汽车车载无线充作为一种绝佳的无线充电应用场景，无需频繁插拔充电线，是增加行车安全、提高车主生活品质的一大利器，极大的改善了车内手机使用和充电的体验。本文介绍基于SWM166系列的车载无线充电器应用方案。
应用方案 发布时间 : 2024-05-07
基于华芯微特ugui上位机工程使用串口烧录素材应用指南
本文介绍基于华芯微特ugui上位机工程怎么使用串口烧录素材。
设计经验 发布时间 : 2024-08-23
华芯微特主控芯片SWM34S系列助力智能阀门控制器屏驱显示，适用于10.1寸及以下TFT屏
阀门控制器是一种用于控制阀门开闭状态的设备。它可以通过接收信号，控制阀门的开度，从而实现对流体的控制和调节。智能阀门控制器带有一个显示屏，用以设置和显示阀门调节的各类参数。该显示屏从传统的断码屏，逐步升级为TFT彩屏。本文推荐华芯微特主控芯片SWM34S。
应用方案 发布时间 : 2024-07-10
【产品】32位微控制器SWM341系列SWM34SRET6-50，助力4.3寸800*480 TFTLCD显示的例程应用
华芯微特推出32位微控制器SWM341系列，简单介绍了和系列之一的SWM34SRET6-50驱动4.3寸800*480 TFTLCD显示的例程应用。
产品 发布时间 : 2022-06-22
华芯微特MCU(ARM Cortex-M0)32位微控制器产品列表
型号- SWM19SC9T6-50,SWM241PBT7-80,SWM181RCT6-50,SWM211,SWM211G6S7-65,SWM181C9T6-50,SWM241KBT7-80,SWM34SRET6-50,SWM21PG6S7-65,SWM34SVET6-50,SWM341RET7-50,SWM260KBT7-80,SWM320RET7-50,SWM201G6S7-65,SWM181DBU6-40,SWM211C8T7-50,SWM21PE6S7-63,SWM201C6T7-50,SWM341CET7-50,SWM201,SWM190CBT7-50,SWM166,SWM320,SWM20PG6S6-65,SWM341,SWM241,SWM260,SWM181,SWM19SCBT7-50,SWM320CET7-50,SWM190,SWM166D8U6-40,SWM32SRET6-50,SWM21DD8U7-40,SWM34SMEU6-40,SWM190RBT7-50,SWM181CBT6-50,SWM20DC6U7-50,SWM21DK6U7-50,SWM341VET7-50,SWM260CBT7-50,SWM34SCET6-50
电子商城
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论