電源電壓波動、負(fù)載變化等都會引起轉(zhuǎn)速的改變，采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制能夠有效地抑制穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速波動，但因電樞電流不受控，系統(tǒng)的動態(tài)性能欠佳。BLDCM轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1 BLDCM轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

一、轉(zhuǎn)速信號的采集和處理

轉(zhuǎn)速測量是調(diào)速系統(tǒng)中構(gòu)成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的最基本條件，無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置檢測信號屬脈沖信號，其變化的快慢直接由轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速決定，因此可用以轉(zhuǎn)速的測量。常見基于脈沖的轉(zhuǎn)速測量方法有以下三種：

1．M法測速

通過對規(guī)定時間內(nèi)位置檢測信號的脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)來獲得被測轉(zhuǎn)速，稱為M法測速。轉(zhuǎn)速較低時因測量時間內(nèi)的脈沖數(shù)少，誤差會變大，所以M法宜測量高速。如要降低測量的轉(zhuǎn)速下限，可以提高編碼器分辨率或延長測量時間，使一次采集的脈沖數(shù)盡可能多。

2．T法測速

測量相鄰兩個位置檢測信號的時間來測量轉(zhuǎn)速，稱為T法測速。轉(zhuǎn)速較高時，因測得的周期較小，誤差因此變大，所以T法宜測量低速。如要增加轉(zhuǎn)速測量的上限，可以減小編碼器的脈沖數(shù)，或使用更小更精確的計時單位，使一次測量的時間值盡可能大。

3．M/T法測速

M法、T法各有優(yōu)劣和適應(yīng)范圍，同時受成本和實時性等條件限制，全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的測量通常使用M法、T法結(jié)合的M/T測速法，即同時檢測時間和在此時間內(nèi)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖個數(shù)來測量轉(zhuǎn)速，低速時測周期、高速時測頻率，但需綜合各方面因素確定轉(zhuǎn)速測量方法的切換點，對系統(tǒng)軟硬件要求較高。

二、電機啟動及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)策略

由根據(jù)前面分享的《CW32電機控制基礎(chǔ)--無刷直流電機的運行特性》可知，如果啟動策略欠妥，可能導(dǎo)致遠(yuǎn)超出正常電流的啟動電流，以致?lián)p壞硬件電路；也可能因啟動電流小導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩偏低，電機啟動困難，啟動時間長等問題。

在無刷直流電機轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電樞電流通常也不可測，為保證系統(tǒng)的可靠運行，電機通?？蛰d或輕載啟動，PWM占空比從一個較小的足以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩的值開始逐漸上升，直至達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速。然后，控制系統(tǒng)才轉(zhuǎn)換到正常的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。PWM占空比的緩慢提升相當(dāng)于緩慢增加施加于電機電樞電壓，從而使起動電流被限制在一個合適的水平，50至幾百ms的軟起動時間一般足以限制起動電流的沖擊。

以驅(qū)動風(fēng)機為例，電機PWM方式啟動過程可分為三個過程：

1．轉(zhuǎn)子定位：視負(fù)載大小選擇啟動轉(zhuǎn)矩，再由式（1）計算電樞電壓從而確定啟動PWM占空比，換相電路輸出特定相電壓，直到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到特定位置；

2．斜坡升速：換相電路根據(jù)檢測到的位置信號開始換相，并開始轉(zhuǎn)速測量；根據(jù)實測轉(zhuǎn)速推算負(fù)載轉(zhuǎn)矩，結(jié)合要求的升速時間經(jīng)式（4）確定所需電磁轉(zhuǎn)矩，再由式（3）計算對應(yīng)的電樞電流，最后通過式（1）和式（2）計算新占空比值并輸出，如此重復(fù)直至啟動過程結(jié)束；

3．正常運行：系統(tǒng)進(jìn)入閉環(huán)運行狀態(tài)，占空比由轉(zhuǎn)速PID運算確定。

總之，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、成本低廉等優(yōu)點，但因電流不可控，系統(tǒng)動態(tài)性能欠佳，不適用于有頻繁啟停要求的應(yīng)用場合。

電動勢平衡方程式為：

電樞反電動勢：

電磁轉(zhuǎn)矩Te：

電樞電流（起動電流）：

審核編輯 黃宇