无刷直流电机正弦波驱动控制系统设计

肖一鸣 高军礼 张梓睿 唐亚

[摘 要]针对无刷直流电机，采用矢量控制技术实现了正弦波驱动。通过霍尔位置传感器进行转子位置估算。利用以STM32F103CB微控制器为核心的无刷直流电机控制系统实验平台进行验证。实验结果表明，采用矢量控制可有效降低无刷直流电机运行噪声和转矩脉动，适用于风机、家电等需要静音稳速运行的应用场合。

[关键词]无刷直流电机； 矢量控制； 霍尔位置传感器； 转子位置估算

中图分类号：S509 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0210-01

1 引言

无刷直流电机具有结构简单、效率高、调速范围宽等优点，现已广泛应用在风机、泵类电机驱动系统中。在无刷直流电机控制[1-5]中，通常采用安装位置传感器的方法获取转子位置信息，通常选择霍尔传感器，结构简单、成本低、维护简单，但位置检测精度低。在低成本、中小功率无刷直流电机设计中，常常采用短距分数槽绕组，其反电动势波形比较接近正弦波，本文所讨论的正是基于反电动势为准正弦波的无刷直流电机。近年来，许多科研人员开始研究采用正弦波驱动无刷直流电机的方法，其中常用的正弦波驅动方法[7-10]为简易正弦波（SP-WM）方法和磁场定向控制（简称矢量控制，FOC）方法。

由于电机绕组为感性负载，电机相电流因滞后反电动势无法获得最大转矩，因此，需要设置超前角调整电压相位，使生成的相电压超前于反电动势。矢量控制把定子电流解耦分为产生磁场和产生转矩分量两部分，建立电流环，直接控制相电流的相位和幅值，本质为电流环控制，算法实现复杂，控制精度更高。……