近年來，隨著家電產(chǎn)品的無繩化、小型化和節(jié)能環(huán)保的推動；電動汽車、HVAC的增長，以及半導(dǎo)體和鋰電池技術(shù)的發(fā)展，推動了BLDC電機的快速發(fā)展，BLDC控制驅(qū)動技術(shù)成為行業(yè)研究新方向，電子發(fā)燒友希望通過舉辦BLDC控制研討會，構(gòu)建電機行業(yè)交流，實現(xiàn)經(jīng)驗分享與探討，促進電機控制技術(shù)發(fā)展。但2020年一場突如其來的疫情給我們的工作生活帶來了不便，原本計劃的線下電機研討會也因為疫情原因改為線上發(fā)布，然而此次研討會的熱度卻不遜色于線下，報名觀看人數(shù)達1901人，ROHM、中電港、ST等廠商參與此次大會并做了電機技術(shù)與發(fā)展前景方面的分享，大會期間還穿插著抽獎活動，觀眾參與度高。

此次大會ROHM的設(shè)計工程師劉爍給我們分享了電機驅(qū)動技術(shù)，劉爍在電機驅(qū)動方面擁有豐富的現(xiàn)場問題對應(yīng)經(jīng)驗，他的分享讓工程師們收獲良多。

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，工業(yè)化與自動化水平的提高，電機作為主要的動力源泉，消耗的電力占到全球電力消耗的40%，許多國家都在推動電機往節(jié)能化方向發(fā)展，其中日本推出了變頻技術(shù)并得到廣泛使用。

我國作為制造大國，工業(yè)電機使用量巨大，同時在家電電機使用數(shù)量上達到全球第一，這在一定程度上使得消耗的電力增加，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展變得刻不容緩，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展帶動整個電機行業(yè)技術(shù)升級，由早期的感應(yīng)電機到后來的鎳鋅鐵氧體永磁電機，再到后來的變頻控制的同步電機，每次電機的升級都代表著整個行業(yè)的變遷。

對于電機模型劉工談到電機轉(zhuǎn)動會出現(xiàn)切線方向力矩為0，此外電機每轉(zhuǎn)動半圈都需要進行一次換向，而直流有刷電機就能解決這兩個問題。直流有刷電機將3個線圈分布在不同方向上，通過碳刷與磁場觸點位置不同進行換向，從下圖輸出力矩的曲線上可知直流有刷電機輸出力矩存在波動，但沒有死點。

直流有刷電機作為使用最廣泛的電機，一定有許多優(yōu)點，比如結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動電路簡單甚至可以不用驅(qū)動電路，只需接上電源即可。但有刷電機也存在一些缺點，由于使用碳刷進行換向，必要造成碳刷磨損嚴重，觸點位置容易產(chǎn)生火花等。為解決這個問題，無刷電機成為一種非常好的解決方案。

無刷電機通過使用電子元器件來實現(xiàn)換向，避免了碳刷磨損，延長電機使用壽命，同時更容易實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速。無刷直流電機通過驅(qū)動電路進行換向，而驅(qū)動電路主要是由一個控制IC與三級功率驅(qū)動器件組成，功率輸出器件可選擇大功率輸出的MOSFET也可以選擇IGBT，當然還需要對電機轉(zhuǎn)子位置檢測，霍爾傳感器就是其中的一種解決方案。

方波驅(qū)動作為無刷電機一種常用驅(qū)動方式，它結(jié)構(gòu)簡單但也在一些問題，最常見的就是振動與噪音大，當我們不考慮線圈電感的影響時，輸入理想的方波電流，力矩仍然存在波動。當考慮到線圈電感時，換向過程會發(fā)生急劇的充放電，造成較大的振動與噪音。為解決這個問題，技術(shù)人員開發(fā)出了梯形波驅(qū)動。

通過在換相時通過PWM使電流平緩衰減，降低振動與噪音，同時在本身沒通電的60度區(qū)間進行通電，在一定程度上提高了電機運行效率。然而梯形波并不能完全解決這個問題，隨著功率器件的發(fā)展，正弦波驅(qū)動成為解決振動與噪音的根本解決方式。

通過輸入一個與反電動勢相同相位的正弦波電流，在理想條件下，可以消除力矩波動，但實際應(yīng)用中線圈中存在電感，容易出現(xiàn)電流相位滯后于反電動勢，此時輸出力矩會下降，也就是效率的下降，為解決這個問題最容易想到的就是將輸出電壓相位加上一個超前角度。

正弦波驅(qū)動能有效降低振動與噪音，成為一種使用比較廣泛的驅(qū)動方式，但超前角度不容易控制，超前角度太大與太小都會影響電機的效率。在不同超前角的實驗結(jié)果如下圖，正弦波控制能有效消除噪音，但超前角如果沒配合好，也會造成效率下降。

要實現(xiàn)對電機的控制，需要考慮驅(qū)動之間開關(guān)速度以及控制IC的輸出斜率大小，為此ROHM提出了一種正弦波解決方案，通過將驅(qū)動電路框架集合到控制邏輯IPM中，設(shè)計者無需再對IC控制三級驅(qū)動與功率器件的細節(jié)進行調(diào)整，同時能實現(xiàn)對超前角0~40°范圍的控制，有效降低設(shè)計難度。

此次電機研討會劉工的電機驅(qū)動控制分享讓我們受益匪淺，在實際運用中，根據(jù)不同場合可以選擇合適的驅(qū)動方式，而正弦波驅(qū)動方式憑借其低噪音、低振動的特性，運用在空調(diào)風(fēng)機、散熱風(fēng)扇等產(chǎn)品中，應(yīng)用范圍廣泛。

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