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无刷直流电机的调速与控制技术随着科技的发展，电动机在各个领域的应用越来越广泛。
而无刷直流电机作为一种高效、可靠的电机，在许多领域得到了广泛的应用。
无刷直流电机的调速与控制技术是保证电机运行稳定性和提高其性能的重要一环。
一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。
其核心部件是电机转子上的永磁体，通过感应电流产生的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用，从而实现电机的运转。
相比于传统的有刷直流电机，无刷直流电机省去了电刷与换向器件，因此具有更高的效率和更长的寿命。
二、无刷直流电机的调速方法无刷直流电机的调速方法主要包括电压控制调速和电流控制调速两种。
1. 电压控制调速电压控制调速是通过改变电压的大小来控制电机的转速。
在实际应用中，最常见的方式是采用PWM (Pulse Width Modulation) 调制技术。
PWM技术通过调整电压的占空比，使得电机在一个固定的周期内以不同的占空比工作，从而实现不同的转速。
这种方法简单易行，但是对于大功率的无刷直流电机，其调速范围较窄。
2. 电流控制调速电流控制调速是通过改变电机定子线圈的电流来控制电机的转速。
常见的控制方法有开环控制和闭环控制。
开环电流控制是在电机定子线圈中加回馈电阻，通过改变反馈电阻的大小来调整电流。
这种方法结构简单，控制参数易调，但是系统稳定性较差，无法适应负载的变化。
闭环电流控制是在开环控制的基础上加入反馈环节，通过传感器测量电机的电流，并与设定的电流进行比较，通过PID控制算法来调整控制器输出的电压，从而控制电机的转速。
这种方法可以提高系统的稳定性和动态响应性能，适用于对转速精度和系统稳定性要求较高的应用。
三、无刷直流电机的控制技术无刷直流电机的控制技术是实现电机调速的重要手段之一。
根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的控制方法。
1. 速度控制速度控制是无刷直流电机最基本的控制方式。
通过改变电机的输入提速，可以控制电机的转速。
永磁无刷直流电机及其控制一、本文概述永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种结合了直流电机与无刷电机优点的先进电机技术。
本文将对永磁无刷直流电机及其控制技术进行详细的阐述和探讨。
我们将概述永磁无刷直流电机的基本原理和结构特点，包括其与传统直流电机的区别，以及为何在现代工业和家用电器等领域得到广泛应用。
接着，我们将深入探讨永磁无刷直流电机的控制策略，包括位置传感器控制、无位置传感器控制以及先进的电子控制技术，如微处理器和功率电子器件的应用。
我们还将分析永磁无刷直流电机的性能优化和故障诊断技术，以提高其运行效率和可靠性。
我们将展望永磁无刷直流电机及其控制技术的发展趋势，并探讨其在未来可持续能源和智能制造等领域的应用前景。
通过本文的阐述，读者可以对永磁无刷直流电机及其控制技术有更为全面和深入的理解。
二、永磁无刷直流电机的基本原理永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种结合了直流电机与无刷电机优点的电机类型。
其基本原理主要依赖于磁场与电流之间的相互作用，以及电子换向器的无刷换向技术。
磁场与电流相互作用：永磁无刷直流电机中，永磁体（通常是稀土永磁材料）被用来产生恒定的磁场。
当电流通过电机的电枢（也称为线圈或绕组）时，电枢会产生一个电磁场。
这个电磁场与永磁体的磁场相互作用，导致电机转子的旋转。
无刷换向技术：与传统的有刷直流电机不同，永磁无刷直流电机使用电子换向器代替了机械换向器。
电子换向器通过控制电流在电枢中的流动方向，实现了电机的无刷换向。
这种技术不仅提高了电机的效率，还降低了维护成本和噪音。
控制策略：为了精确控制电机的转速和方向，永磁无刷直流电机通常与电子速度控制器（ESC）一起使用。
电子速度控制器可以根据输入信号（如PWM信号）调整电枢中的电流大小和方向，从而实现对电机转速和方向的精确控制。
文献综述电气工程及自动化无刷直流电机控制器的综述摘要：实现由专用集成芯片及外围电路构成的一种体积小、结构紧凑、调试方便的无刷直流电机控制器，实现电机的正反转，并分析了各部分的电路结构。
关键词: MC33035; MC33039;无刷直流电机;控制器;1引言无刷直流电机是随着大功率开关器件、专用集成电路、稀有永磁材料、微机、新型控制理论及电机理论的发展而迅速发展起来的一种新型电动机，它比交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗、调速性能好等特点，因此在当今国民经济的各个领域(如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等方面) 的应用日益普及。
2无刷电机的控制结构及原理所谓无刷直流电动机是利用半导体开关电路和位置传感器代替电刷和换向器的直流电动机，也就是，它是把电刷与换向器的机械整流变换为霍尔元件与半导体功率开关元件的电子整流。
无刷直流电机由转子和定子两部分组成，转子用永磁材料制成，构成永磁磁极，定子由绕组和铁芯组成，定子铁芯由导磁硅铁片迭压而成，其周上均匀分布的槽中嵌放有很多相电枢绕组。
直流无刷驱动器包括电源部及控制部：电源部提供三相电源给电机，控制部分需要转换输入电源频率。
图一电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器转成直流。
不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先用换流器将直流电压转换成3 相电压来驱动电机，换流器一般由6个功率晶体管分为上臂(A+、B+、C+)臂(A-、B-、C-）连接电机作为控制流经电机线圈的开关。
控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器换相的时机。
直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器作为之闭回路控制，同时也作为相序控制的依据。
要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor 感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，如下（图二）inverter 中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。
无刷直流电机驱动控制综述一、引言随着微电子技术的发展和永磁材料磁性能的不断提高，永磁无刷直流电机近年来受到普遍重视，并且取得了很大的发展。
永磁无刷直流电机具有调速方便、结构简单、维护简便、电磁污染小、功率密度大等优点，在伺服系统及小功率拖动系统中得到了广泛的应用。
然而，由于电机本身结构以及馈电系统等方面的原因，无刷直流电机具有较大的转矩波动，这限制了其在精密传动和大功率驱动等系统中的应用；另外，转矩波动导致电机振动加剧，噪声增加，也影响了电机寿命。
而且位置传感器的存在不但增加了电机的自身尺寸，使内部结构变得复杂，同时也大大限制了无刷直流电机在一些系统要求较高(如卫星仪器)条件下的应用。
国内外学者针对这两个问题进行了大量的研究，提出了各种不同的解决控制方案。
二、转矩波动针对转矩波动，我国各大高校学者做了大量的研究。
1、自抗扰控制器《中国电机工程学报》2006年24期[1]夏长亮老师提出了抗扰控制器来抑制转矩脉动。
抗扰控制器是基于跟踪微分器(TD)安排过渡过程、扩张状态观测器(ESO)估计系统状态、模型和外扰由非线性反馈控制律(NLSEF)来给定控制信号的一种非线性控制器。
它通过非线性变换，将非线性结构转化为线性系统的积分串联结构，从而实现了动态系统的反馈线性化。
设有受未知外扰作用的非线性不确定对象为x(n)=f(x,ẋ,……x(n−1),t)+w(t)+bu (1)式中：f(x,ẋ,……x(n−1),t)为未知函数；w(t)为未知外扰；x(t)为量测输入；u 为控制输入；b 为控制。
输入系数。
对应的自抗扰控制器结构如图 1 所示。
图1、自抗扰控制器结构图根据永磁无刷直流电机自身特点以及自抗扰控制器的设计原则，将电机等效为由 2 个非线性系统构成的积分串联型对象，设计了 2 个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制，即外环控制转速并给出内环转矩参照值，内外控制转矩以抑制转矩波动，最终以逆变桥直流侧电压为控制输入，电角速度ω为量测输入，自抗扰控制方案如图2所示：图2、抑制转矩波动的自抗扰控制框图在自抗扰控制器中，系统的外扰和内扰处于同等地位，而扩张状态观测器能够快速地跟踪电磁转矩输出并给出转矩子系统的实时作用值。
无刷直流电机控制技术的研究与应用随着现代科技的发展，无刷直流电机控制技术已经逐渐成为了电机行业的主流技术之一。
无刷直流电机有着回转速度高、效率高、噪音小、寿命长等诸多优点，因此被广泛应用于各种领域。
本文将着重介绍无刷直流电机控制技术的相关概念和应用情况。
一、无刷直流电机的概念无刷直流电机是一种新型的电机形式，其产生的磁场由外部磁铁或电流产生，同时在转子上没有导电环。
无刷直流电机是由电子晶体管方式完成数字化控制，减少了电刷和旋转间接磨损，同时使电机的能量转换更加高效。
二、电机控制技术的发展早期，热电压机、转盘转动、水力发电机、风力发电机等普遍使用交流电机，直到20世纪80年代后，无刷电机在电子技术、微机控制技术、磁布置理论、高强度材料科学等方面取得突破，开始广泛应用于家电、工具、电动汽车、船舶等领域，大大提高了产品的性能和质量。
三、无刷直流电机控制技术的特点（一）高效节能由于无刷直流电机采用电子晶体管方式完成数字化控制，减少了电刷和旋转间接磨损，同时使电机的能量转换更加高效。
这种电机在额定工作点上的效率可以高达90%以上，相较于传统交流电机，其效率提高了40%左右。
（二）稳定性好制造工艺的进步和零部件的普及使得现代无刷直流电机的工作精度得到了很大程度的提高，使得转速随负荷变化的情况大大减少，可以在广泛的负载应用范围内获得较高的效率和稳定性。
（三）调速范围宽无刷直流电机采用数字式调速控制方式，使得其在转速调节范围较宽的情况下，能够实现精确的调速控制。
通过电子调速器可以根据工况需求，在一定范围内随意调节。
（四）噪音小无刷直流电机采用了数字式控制方式，电子调速器工作更加精确，同时由于磁铁布置的改动，减少了机械摩擦和磨损，这使得这种电机在使用过程中噪音更小，更加舒适。
四、无刷直流电机控制技术的应用无刷直流电机的应用在各种领域都非常广泛，比如电子通信、家用电器、工具、电动车、船舶等。
尤其在家电、塑料机械、数控机床、纺织机械、自动化设备等方面无刷直流电机的应用越来越广泛。
基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究的文献综述2000字左右研究无刷直流电动机控制系统是电气工程领域的一个重要课题，它涉及到控制理论、电机原理、嵌入式系统等多个学科领域。
以下是一个关于基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究的文献综述，大约2000字左右：________________________________________文献综述：基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究1. 引言无刷直流电动机（BLDC）以其高效率、低噪音和长寿命等优点在工业和家用电器中得到了广泛应用。
而基于单片机的无刷直流电动机控制系统，作为一种先进的电机控制技术，具有成本低、响应快、可靠性高等特点，受到了研究者们的广泛关注。
2. 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机是一种将电能转换为机械能的装置，其工作原理基于电磁感应和电流的相互作用。
通过在电动机中的定子和转子上安装恰当的磁铁，配合适当的控制电路，可以实现对电机转速和转矩的精确控制。
3. 基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计基于单片机的无刷直流电动机控制系统一般由三部分组成：传感器模块、控制算法和功率放大模块。
传感器模块用于获取电机的运行状态，包括转速、位置等信息；控制算法根据传感器获取的信息计算出适当的电机控制信号；功率放大模块将控制信号放大驱动电机。
4. 常用的控制算法常用的无刷直流电动机控制算法包括电枢电流控制、感应电动机模型控制、空间矢量调制控制等。
这些控制算法在实际应用中各有优缺点，研究者们通常根据具体的应用场景选择合适的算法。
5. 实验与应用基于单片机的无刷直流电动机控制系统已经在工业自动化、电动汽车、无人机等领域得到了广泛应用。
研究者们通过实验验证了该控制系统的稳定性、精度和可靠性，并不断改进和优化控制算法，以适应不同的应用需求。
6. 结论与展望基于单片机的无刷直流电动机控制系统是电机控制领域的一个重要研究方向，其在提高电机性能、降低能耗、推动电动化技术发展等方面具有重要意义。
无刷直流电机的原理和控制介绍contents •无刷直流电机概述•无刷直流电机的工作原理•无刷直流电机的驱动与控制•无刷直流电机的性能与优化•无刷直流电机的应用案例与发展趋势•总结与展望目录CHAPTER无刷直流电机概述01020304高效率长寿命低噪音高性能电动汽车航空航天家用电器工业机器人无刷直流电机的应用领域CHAPTER无刷直流电机的工作原理转子霍尔传感器或编码器定子电机的基本构造电机的工作原理详解电机以恒定转速运行，通过闭环控制系统保持转速稳定。
恒速模式调速模式正反转控制制动状态根据负载变化或其他控制需求，通过改变定子绕组电流的频率和幅值，实现电机转速的调节。
通过改变定子绕组电流的相序，实现电机的正转和反转。
当电机需要停止时，可以通过短路定子绕组或反向通电等方式实现快速制动。
电机的工作模式与运行状态CHAPTER无刷直流电机的驱动与控制电机驱动电路的基本构成功率电子器件01控制芯片02电源和保护电路03六步换相法通过脉宽调制（PWM）技术，可以调整绕组的通电时间，从而实现电机转速的连续调节。
PWM控制传感器反馈控制电机控制策略与算法先进的电机控制技术场向量控制（FOC）直接转矩控制（DTC）智能控制技术CHAPTER无刷直流电机的性能与优化电机性能参数介绍转矩转速效率功率密度电机的性能优化方法磁场设计优化散热设计优化智能控制算法利用智能控制算法，如神经网络、遗传算法等，可以学习和优化控制规则，实现更加智能化的电机控制，提升性能和适应性。
现代控制理论应用应用现代控制理论，如自适应控制、鲁棒控制等，可以实时调整控制参数，提高电机的抗干扰能力和适应性。
预测控制技术通过引入预测控制技术，如模型预测控制（MPC），可以实时预测电机的未来行为，并优化控制决策，提高电机的动态响应和稳定性。
电机控制算法的优化与改进CHAPTER无刷直流电机的应用案例与发展趋势典型应用案例分析电动汽车航空航天工业自动化1 2 3高性能化智能化绿色化无刷直流电机的发展趋势技术挑战无刷直流电机的技术门槛较高，如何降低成本、提高生产效率，同时保持高性能是未来的技术挑战。
227理论研究
0 引言
经过不断的演变与发展，无刷直流电机综合了交流电机和直流电机的全部优点出现在人们的视野当中，它的出现大大的提高了生产的效率，减少了能源的消耗，得到了广泛的应用和普及。
在电机领域中，新型无刷电机的品种众多，其性能和价格都不尽相同，就其的控制来说具有多种方法。
1 无刷直流电机的特点
随着科技的发展，无刷直流电机的出现代替了许多传统的电机，在各个领域都得到了广泛的应用，它具有传统直流电机的全部优点，但同时又除去了碳刷、滑环结构，它在投入使用的过程中具有速度很低的优点，这就大大的减少了用电率，虽说其速度低但其产生的功率却十分巨大，其体积小、重量轻的优点省去了减速机的超大负载量，在使用的过程中效率十分高。
由于其除去了碳刷，所以减少了很多消耗，这就使它的省电率相当高，再加上其在运作时不会产生火花，对于一些爆炸性的场所来说更具备安全性，对其的维修和保养方面来说也是十分容易的。
综合其特点来看，和其他种类的电机相比其优异性非常显著，因此，无刷直流电机凭借着其充分的优势在很多场合都发挥着重要的作用。
2 转子位置检测技术
逆变器功率器在进行运转的时候，转子在进行运转的时候位置会发生改变，在其位置发生改变的同时会触发组合，使其组合的状态进行不同的改变，这就是无刷直流电机的运行原理，由此看来，想要准确的控制无刷直流电机的运行就必要确保转子的位置，与此同时还要对转子触发的功率器件组合进行相应准时的切换，想要做到这一点是相当困难的。
通过科技水平的不断提高，相关学者提出了检测转子位置的一种新的办法。
首先准备一些非磁性导电质地的材料，把这些材料粘在永磁转子的外部；其次，相关设备在工作时会使非磁性材料上产生涡流效应，进而使转子的位置发生相应的改变，最后通过观察检测电压来确定转子的位置。
这种方法能够确保电机的运转和起动，但是由于这种方法需要使用特殊的电机，所以应用不甚广泛。
3 速度调节控制
在实际运作中，需要使用一些高性能的调速系统对其进行控制，选择一个适用于其整个系统的控制策略是十分重要的。
有学者提出用降压型载波电路来进行调速，还有的学者提出用两象限载波电路来进行调速，这两种方法都可以对电流的脉动起到很好的抑制作用。
采用速度调节的方法来对其进行控制，不失为一种有效可行的方法，在未来的发展道路上还会出现更多的控制方法，对于电机的发展有着重要的意义，对人类生活的进步有着重要的作用。
4 双模控制技术
无刷直流电机具有众多的优势，但其也存在一些缺陷，其中一点就是其无位置传感器控制的起动技术存在缺陷，而针对这个缺陷应运而生的是通过双模式运行来对其进行控制的方法。
从而使其不仅可以在有位置传感器模式下进行运行，还可以在无位置传感器模式下进行运行，当运行过程中，传感器的信号没有发生问题时，电机就使用有位置传感器模式，当传感器信号发生问题时，则使用无位置传感器模式。
两种模式的相互补充，能够让电机运行的状态更加的稳固，使电机正常运行为设备提供动力。
5 抑制转矩脉动
在一些具体的运转中，转矩脉动问题的产生会直接对无刷直流电机在交流随动系统中的使用产生影响，转矩脉动对其运转会产生非常不好的影响，由此可见，对于转矩脉动的抑制控制非常关键，这关系到随动系统的服务性能，对无刷直流电机的影响也是至关重要的，导致这一现象的原因有三个方面。
首先，由于齿槽效应和磁通畸变都会引起转矩脉动，针对这一方面可以从对电机的设计来进行弥补；其次谐波也会引起转矩脉动，这就要求相关人员对谐波进行分析，掌握其规律，减少其引起的转矩脉动；最后，相电流换向也会引发转矩脉动，针对这一问题，可以使用滞环控制来对其进行抑制，从而使转矩脉动得到相应的抑制，促使电机能够更好的运作。
6 空间矢量控制
无刷直流电机在反电势波中分为准正弦波和正弦波，在其应用的过程中，可以采用方波驱动方式或者正弦波驱动方式。
不同的反电动势会形成不同的电流波形，在这方面相关工程都采用磁链轨迹法，这种方法把逆变电路和电机相互结合起来进行研究，找到一个关键的地方作为基础，然后通过切换逆变电路的开关器件，使其矢量无尽的接近磁链圆，从而达到对脉冲宽度调制的控制，这种方法对开关的损伤极其小，用电率十分高，对于谐波的产生也是十分小的，由此可见此种方法是十分有效可行的。
7 电机的起动
针对于有无位置传感器的无刷直流电机来说，其起动存在不同的问题。
无位置传感器的无刷直流电机起动存在一定的问题。
对这个问题有相应的解决办法，一般采用其他的控制方式来对电机进行加速，然后在这过程中使其切换到自动控制的方式，此外，采用固定换向频率也能够对这个问题进行解决，这种办法相对比较稳定，能够抵挡其他方面带来的干扰因素，效果更为显著。
8 结束语
随着科技的不断进步，无刷直流电机及其控制会得到更好的发展，在其性能的提高和功能的改善上都将会有一个质的突破。
虽然说它集各种电机的优点于一身，并且在现今的各大领域都在进行着广泛的使用，但是还存在着一些问题亟待解决，我们相信随着微电子技术和相关技术的发展能够使这些问题得到解决，让人们的生活更加的便利，使我国国民经济的发展也更加的蓬勃向上。
参考文献：
[1]林潇,潘双夏,胡晓杭.一种无位置传感器BLDC零启动的纯硬件实现方法[J].浙江大学学报:工学版,2008,42(09):1591-1596．
作者简介：黄秀勇,男,山东济宁人,本科,高级讲师,高级技师,系主任,研究方向：电气工程及其自动化。
无刷直流电机控制技术综述
黄秀勇
（山东省济宁市工业技师学院,山东 济宁 272100）
摘 要：在十九世纪电机诞生的时候，其中实用性的电机就是无刷的形式，其得到了广泛的运用，随着时代的发展，在上世纪中叶的时候晶体管诞生，直流无刷电机也随之应运而生，无刷直流电机的应用十分广泛，在各个领域都有涉猎。
关键词：直流无刷电机；技术研究；控制技术
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.201。
