第 1 章

BLDC 电机的工作原理

假设有一个电机，其定子带三个线圈绕组，转子带单个极对。这类 BLDC 电机的驱动方式是通过三相逆变器进行六步换相（即梯形控制），每 60 度以正确的相位执行一次换相，使电机连续旋转。如需进一步了解六步换相及其工作原理，请参阅《无刷直流电机控制简介》电子书。

直流电压源为三相逆变器提供恒定电压，三相逆变器将直流电转换成三相电流，依次为不同的线圈对通电。如下图所示，当施加的电压恒定时（左侧图），由于电压与速度成比例，电机以恒定速度转动（右侧图）。

但是，如果想让电机以不同的速度运行，则需要借助控制器来调节所施加电压的大小。下文简述了控制算法的构建过程。

使用换相逻辑电路进行换相

下面的模块图显示电机控制算法的不同组件之间如何交互。换相逻辑电路计算三相逆变器的开关模式。在换相逻辑表中，字母 A、B 和 C 分别代表电机的三个相位。三相逆变器的高端标注为 H，低端标注为 L。如果转子在第一个扇区内，则换相逻辑选择顶部的开关模式，这决定了 A 相的高端开关和 C 相的低端开关为开启状态。

当转子移至其他扇区时，逻辑相应地选择下一个开关模式，发送给三相逆变器。综上所述，传感器决定何时换相，换相逻辑决定要每次换相时要通电的正确相位。这就是电机旋转的原理。下一个目标是使电机能够以不同的速度旋转。

查看以下视频，了解如何使用 Simscape Electrical™ 进行三相逆变器和换相逻辑电路建模。