直流無刷電機驅動解決方案-無刷的定義
無刷直流 (BLDC) 電機可以想象成與刷式直流電機截然相反，其中永久磁性在轉子上，而繞線在定子上。因此，該電機沒有刷子和換向器，消除了與刷式直流電機產(chǎn)生火花相關的劣勢。
該電機被稱為直流電機，是因為其線圈通過直流電源驅動，而直流電源是按預定順序的形式應用到不同的定子線圈。這一過程稱為換向。但是，BLDC 并不恰當，因為該電機實際上屬于交流電機。在電路循環(huán)過程中，每個線圈中的電流正負交替。定子一般是凸極結構，旨在產(chǎn)生梯形反電動勢波形，盡可能符合所應用的換向電壓波形。但是實際上很難做到，產(chǎn)生的反電動勢波形通常更像正弦，而非梯形。因此，PMSM 電機使用的許多控制技術(如場定向控制)同樣適用于 BLDC 電機。
對 BLDC 電機的另一個誤解是關于其如何驅動。不同于開環(huán)步進應用中驅動的定子線圈決定轉子位置，在 BLDC 電機中，轉子位置決定要驅動哪個定子線圈。定子磁通矢量位置必須與轉子磁通矢量位置保持同步(而非相反)，以使電機操作順暢。要實現(xiàn)這一目的，需要了解轉子位置來確定要驅動的定子線圈。現(xiàn)有多種技術可實現(xiàn)這一目的，但最常用的技術是使用霍爾效應傳感器監(jiān)控轉子位置。遺憾的是，這些傳感器及其相關連接器和線束會增加系統(tǒng)成本，并降低可靠性。
為減少這些問題，已有多種技術開發(fā)出來用于消除這些傳感器，進而實現(xiàn)無傳感器操作。多數(shù)技術依靠在電機旋轉時，從定子繞線的反電動勢波形中提取位置信息。但是，依靠反電動勢傳感的技術在電機旋轉緩慢或靜止時便無用武之地，因為此時反電動勢波形很弱或根本不存在。因此，我們不斷開發(fā)新技術，以在低轉速或零轉速時從其它信號中獲取轉子位置信息。
BLDC 電機在效率額定值方面占絕對優(yōu)勢，一般可達到 95% 左右。當前對新非晶合金材料的研究正在將這一數(shù)字推向新高。已有報道稱 100W 范圍內效率為 96%。BLDC 電機還在爭奪“世界最快電機”之稱，部分電機速度可達到數(shù)十萬 RPM(其中一項應用中已報道 400K RPM)。
最常用的 BLDC 電機拓撲使用 3 相定子結構。因此，標準的 6 晶體管反向器是最常用的功率級，如圖所示。根據(jù)運行要求(含傳感器與 無傳感器、換向與 正弦、PWM 與 SVM 等)，有很多方法可驅動晶體管來達到所需目標，不勝枚舉。這對一般位于微處理器中的 PWM 發(fā)生器的靈活性提出了極高要求