直流无刷电机正弦波控制与方波控制有什么区别？

日期：2024-05-29

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什么是直流无刷电机？

无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的，具有无极调速、调速范围广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等优点，解决了有刷电机存在的一系列问题。由于无刷电机没有电刷进行自动换向，因此需要使用电子换向器进行换向。无刷直流电机驱动器实现的就是这个电子换向器的功能。

无刷电机的控制方式

目前直流无刷电机的控制主要分两大类：方波控制（梯形波控制）与弦波控制，这两类控制方式的原理分别是什么呢？

（1）方波控制：通过霍尔传感器获得电机转子的位置，然后根据转子的位置在360°的电气周期内，进行6次换向（每60°换向一次）。每个换向位置电机输出特定方向的力，因此可以说方波控制的位置精度是电气60°。由于在这种方式控制下，电机的相电流波形接近方波，所以称为方波控制。

（2）弦波控制：使用的是SVPWM波，输出的是3相正弦波电压，电机相电流为正弦波电流。可以认为在一个电气周期内进行了多次的连续变化换向，无换相电流突变。显然，正弦波控制相比方波控制，其转矩波动较小，电流谐波少，控制起来感觉比较“细腻”。

方波与弦波特点

方波控制特点

（1）价格便宜。驱动器算法简单，开发难度低，开发成本较低，且本身硬件成本比弦波控制成本低；

（2）加减速简单粗暴，类似于轰油门，但也容易过冲；

（3）匹配电机简单，对电机霍尔相位、相电感、相电阻要求低；

正弦波控制特点

（1）运行平稳，转矩波动小。类似伺服的控制，运行效果顺畅，不易受负载变动而波动；

（2）更加稳定可靠，使用寿命高。弦波控制避免产生尖峰电流的冲击，而方波控制易产生尖峰电流，对mos管及电机进行冲击，容易影响使用寿命；

（3）安静，噪声小。电机运行时方波控制可明显听到“吱吱吱”的电流声，弦波控制电流声极小；

（4）效率高，节能减排。弦波控制比方波控制电机的使用效果更高，输出同等功率所需电流更低；

（5）算法难度较高，成本相对方波控制会高一点；

如何选择方波与弦波驱动

既然无刷电机的控制方式有弦波与方波两种，那该如何选择呢？

（1）对运行效果、性能、稳定可靠性没有太高的要求，追求低成本，选方波驱动器；

（2）想要运行效果好、稳定可靠性高、静音、耗电低效率高，选正弦波驱动器；

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