什么是 BLDC 电机控制?
与机械换相或“有刷”电机相比，电子换相或“无刷”电机以其更高的电效率和转矩重量比而一直倍受欢迎。无刷直流 (BLDC) 电机通常被定义为永磁同步电机 (PMSM)，由于采用集中式绕组，其反电动势呈现梯形。这样，便可将 BLDC 电机与 PMSM 电机区分开来，后者因采用分布式定子绕组而呈现正弦反电动势。
MATLAB 动画：比较 BLDC 电机和 PMSM 电机的运行。动画基于 Simscape Electrical 模型的仿真结果。
无刷直流电机通常使用梯形控制，但也会使用磁场定向控制。而 PMSM 电机通常只使用磁场定向控制。梯形 BLDC 电机控制是一种比磁场定向控制更简单的方法。通过这种方法，一次仅为两相供电。转矩控制仅需一个 PID 控制器，而且与磁场定向控制相反，它无需使用帕克变换和克拉克变换进行坐标变换。
MATLAB 动画：比较具有一个极对和两个极对的 BLDC 电机的运行。动画基于 Simscape Electrical 模型的仿真结果。
使用梯形方法设计 BLDC 电机控制器的电机控制工程师需要执行下列任务：
- 开发控制器架构，其中包含用于电流/电压内环的 PI 控制器
- 为可选的转速外环和位置外环开发 PI 控制器
- 调节所有 PI 控制器的增益以满足性能要求
- 设计 SVM 控制
- 设计故障检测和保护逻辑
- 验证和确认控制器在不同工况下的性能
- 在微控制器上实现定点或浮点控制器
通过使用 Simulink 进行 BLDC 电机控制设计，在硬件测试之前，您可以使用多速率仿真来设计、调节和验证控制算法，以及检测并更正电机在整个工作范围内出现的误差。通过使用 Simulink 进行仿真，您可以减少原型测试工作量，并针对一些无法在硬件上测试的故障条件来验证控制算法的稳健性。您可以：
- 对具有梯形或任意反电动势的 BLDC 电机进行建模
- 对电流控制器、转速控制器和调制器进行建模
- 对逆变器电力电子器件进行建模
- 使用线性控制设计方法（例如波特图和根轨迹）及自动 PID 调节等方法来调节 BLDC 电机控制系统增益
- 对启动、关闭和错误模式进行建模，并设计降额和保护逻辑来确保电机安全运转
- 针对 I/O 通道设计信号调节和处理算法
- 运行电机和控制器的闭环仿真，以测试正常和异常运行情况下的系统性能
- 自动生成 ANSI、ISO 或处理器优化的 C 代码和 HDL，以快速进行原型构建、硬件在环测试和生产实现
示例和操作方法
客户案例
软件参考
BLDC 电机控制常见问题
无刷直流 (BLDC) 电机是一种永磁同步电机，由于采用集中式定子绕组而产生梯形反电动势，与有刷电机相比，具有更高的电气效率和转矩重量比。
BLDC 电机因采用集中式定子绕组而表现出梯形反电动势，而 永磁同步电机 (PMSM) 因采用分布式定子绕组而表现出正弦形反电动势。
BLDC 电机的梯形控制/六步控制是一种比磁场定向控制更简单的技术，它一次仅对两相通电，并且不需要帕克变换和克拉克变换。
BLDC 电机通常采用梯形控制，但在更高级的应用中也会采用磁场定向控制。
工程师需要设计控制器架构，包括用于电流/电压环的 PI 控制器和可选的速度/位置环，调节控制器增益，实现六步空间矢量调制 (SVM) 控制，创建故障检测与保护逻辑，在各种工况下验证性能，并将控制器部署到微控制器上。
Simulink 通过支持多速率仿真来辅助电机控制设计，使在原型测试前设计、调谐和验证控制算法成为可能。工程师可以对电机、逆变器和控制逻辑建模，使用线性控制技术调节增益，并自动生成用于在嵌入式目标上实现的 C 代码或 HDL。
您可以在仿真中建模具有梯形或用户定义反电动势波形的 BLDC 电机、逆变器和其他电力电子变换器、电流和速度控制器，以及带有保护逻辑的启动、停机和故障模式。
另请参阅: Simscape Electrical, 磁场定向控制, PID 控制, 空间矢量调制, 使用 Simulink 进行电机控制设计, 使用 Simulink 进行电力电子控制设计, MPPT 算法, 电力电子仿真
