一、前言

隨著控制技術(shù)的發(fā)展以及社會對節(jié)能要求的提高，直流無刷電機作為一種新型、高效率的電機被 得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的直流無刷電機采用方波控制方式，控制簡單，容易實現(xiàn)， 同時存在轉(zhuǎn)矩脈 動、換相噪聲等問題，在一些對噪聲有要求的應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。針對這些應(yīng)用，采用正弦波控制 可以很好的解決這個問題

二、直流無刷電機的正弦波控制簡介

直流無刷電機的正弦波控制即通過對電機繞組施加一定的電壓，使電機繞組中產(chǎn)生正弦電流，通 過控制正弦電流的幅值及相位達到控制電機轉(zhuǎn)矩的目的。與傳統(tǒng)的方波控制相比， 電機相電流為正弦， 且連續(xù)變化，無換相電流突變，因此電機運行噪聲低

根據(jù)控制的復(fù)雜程度，直流無刷電機的正弦波控制可分為：簡易正弦波控制與復(fù)雜正弦波控制。 簡易正弦波控制：

對電機繞組施加一定的電壓，使電機相電壓為正弦波，由于電機繞組為感性負載，因此電機相電 流也為正弦波。通過控制電機相電壓的幅值以及相位來控制電流的相位以及幅值， 為電壓環(huán)控制，實 現(xiàn)較為簡單

復(fù)雜正弦波控制：

與簡易正弦波控制不同，復(fù)雜的正弦控制目標(biāo)為電機相電流，建立電流環(huán)，通過直接控制相電流 的相位與幅值達到控制電機的目的。由于電機相電流為正弦信號，因此需要進行電流的解耦操作，較 為復(fù)雜，常見的為磁場定向控制（FOC）及直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）等

本文將主要介紹簡易正弦波控制的原理及其實現(xiàn)

三、簡易正弦波控制原理

簡易正弦波控制即通過控制電機正弦相電壓的幅值以及相位達到控制電機電流的目的。通常通過 在電機端線施加一定形式的電壓來使繞組兩端產(chǎn)生正弦相電壓。常見的生成方式為：正弦 PWM 以及空 間矢量 PWM。由于正弦 PWM 原理簡單且便于實現(xiàn)，因此簡易正弦波控制中通常采用其作為 PWM 生 成方式。圖 1 為 BLDC 控制結(jié)構(gòu)圖，其中 Ux、Uy、Uz 為橋臂電壓，Ua、Ub、Uc 為電機繞組的相電 壓，以下對于不同種類的 PWM 調(diào)制方式的介紹將基于此結(jié)構(gòu)圖進行

（1）三相正弦調(diào)制 PWM

三相 SPWM 為最常見的正弦 PWM 生成方式，即對電機三個端線施加相位相差 120 度的正弦電 壓信號，由于中性點為 0，因此電機相電壓也為正弦，且相位與施加的正弦電壓相同。如圖 2 所示。

（2）開關(guān)損耗最小正弦 PWM

與常見的 SPWM 不同，采用開關(guān)損耗最小正弦 PWM 時，施加在電機端線上電壓 Ua、Ub、Uc 并 非正弦波電壓，此時電機中心點電壓并非為 0，但是電機相電壓仍然為正弦。因此此類控制方式為線 電壓控制。見圖 3：

其中 Ux、Uy、Uz 為電機端線電壓，Ua、Ub、Uc 為電機相電壓，可見相電壓相位差為 120 度。Ux、Uy、Uz 與 Ua、Ub、Uc 的關(guān)系如下：

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