无刷AC电机 - 意法半导体:三相电机控制解决方案

无刷AC（三相PMSM）电机

无刷AC电机，亦即永磁同步电机（PMSM）或永磁AC电机（PMAC），其转子上附有永磁体，而定子上则有外部换向线圈。 它们不同于无刷DC电机，主要是因为定子线圈由正弦波驱动。 无刷AC电机的主要优势在于它固有的高效率、运转顺畅和高可靠性。 典型配置为1个由3个半桥驱动的三相电机。 在低功耗应用中，驱动器可被集成到智能功率IC内。对于功率更高的应用而言，分立式MOS或IGBT和高压栅极驱动器IC可用于半桥。 对于很多应用而言，无传感器磁场定向控制（FOC）驱动器消除了对过去使用的编码器的需求。 可以利用低成本32位微控制器轻松实现正弦波驱动和FOC算法。

PMSM标量控制驱动器

定子绕组呈正弦分布且磁铁通过转子旋转在每个电机相内产生正弦反电动势波形的电机为永磁同步电机（PMSM）或正弦波永磁同步电机或永磁交流电机（PMAC）。

由于具备反电动势波形的特点，所以专门对正弦波PMSM电机进行了优化，从而能够在利用三相正弦电流波形进行激励时生成接近恒定的输出扭矩。 为避免给出基于电流频率的高电压值，可采用V/F极限曲线来确定给定子频率下的最大电压值。

 

PMSM矢量控制器（FOC）

矢量控制（亦即磁场定向控制，FOC）是可变频率驱动器使用的一种方法，用于控制三相AC电机的扭矩和速度。 这种方法意味着要测量电机电流，然后将其转换到与机器的转子一起旋转的坐标系内。 为了完成这种参考帧转换，必须直接测量（通过实际的速度/位置传感器）或者间接估计（无传感器法）转子位置。

矢量控制需要HW外设方可完成这项任务和比标量控制更密集的计算，另一方面它实现了更好的动态响应（例如加载速度控制方面的变化）、更准确的机械扭矩调节和更安静的操作。

通常，低成本32位微控制器就可以处理这种驱动器。