史红伟
无锡市晶汇电子有限公司 江苏无锡214072
摘要：现阶段科学技术发展速度持续增快，永磁无刷直流电机也得到了显著的发展，对于永磁无刷直流电机的使用需要紧跟时代的发展需求。因为永磁无刷直流电机具备良好的机械性能，有着较强的过载能力，节能高效并且操作难度较小。所以在各个行业中得到了广泛的使用，其中能够以最低的成本获取更多的社会效益和经济效益。要想能够显著改善永磁无刷直流电机的使用性能，就需要积极地优化永磁直流无刷电机的结构，正确进行热设计，保障永磁无刷直流电机处于一个安全稳定的运行状态，进而促进相关企业的发展和进步。
关键词：直流无刷；永磁电机；控制结构
1永磁无刷直流电机的工作理论
无刷直流电机在市场中有着比较广泛的使用，使用最常见的就是方波电流驱动电机以及正弦波电流驱动电机，前者就是无刷直流电机，至于后者就是永磁同步电机，其中无刷直流电机的相关理论包括：
1.1永磁无刷直流电机结构
为了能够更加深入地研究分析永磁无刷直流电机调速控制系统，就需要掌握永磁无刷直流电机的具体结构，相关的器件有电机、位置传感器以及电子开关线路，永磁无刷直流电机包括放定子绕组的定子以及嵌入到永磁磁体的转子。
（1）转子结构
永磁无刷直流电动机主要就是根据永磁体在转子上的放置形式来划分成多个种类，其中包括埋入式永磁体以及内置式永磁体。如今表面贴装式永磁体结构得到了广泛的使用，对于电机的弱磁控制可以选择内置式永磁体结构，不过容易产生漏磁的情况。
（2）定子结构
定子结构能够产生良好的磁路，方便多相绕组的正常放置，定子结构主要有定子铁芯以及定子饶子。其中分数槽结构的定子具备的绕组端部体积较小，绕组使用比较灵活，不过永磁体的使用效率较低。至于无齿槽结构的定子难以有效地释放出绕组中的热量，因此温度较高，结构设计需要选择厚度更大的永磁体，不过这样会消耗较多的成本。
1.2永磁无刷直流电机原理
其中为了能够更好地掌握永磁式永磁无刷直流电机的工作原理，就需要仔细地分析有刷直流电机的工作理论。其中需要明确有刷直流电机的定子永磁体的作用就是产生磁场，之后用作驱动转子绕组旋转。等到转子绕组在旋转的时候，换向器主要就是换向，确保绕组在磁场中受到的方向保持一致。至于永磁式无刷直流电机的工作原理就是以有刷直流电机的工作理论为基础，开展深入的研究分析，其中转子绕组会被永磁体替换，等到永磁体组成的转子绕组在旋转的时候，能够产生旋转磁场。至于电子转换器会使得定子绕组产生作用，磁场跟着转子一起旋转，转子受到的大小和方向需要保持受到相同的力。
2控制系统的软件设计和硬件设计
在选择控制策略的过程中需要高度重视电机本身，负载惯性容易造成系统延迟的情况，转子电枢反应问题以及磁路饱和情况需要仔细地进行应对，其中需要重视无刷直流电机的强非线性问题和受到多种变量影响的强干扰问题等。在控制方法中被控制的量包括速度以及转矩等，常见的控制方法包括：
2.1对于硬件系统的电路设计
在进行硬件系统电路设计的时候，首先需要正确地收集以及转换电气信号，把模拟信号转换成数字型号，其中要开展过压保护以及过流保护，分析电机系统的散热情况，提升系统的稳定性和可靠性，增强系统的抗电磁干扰能力。
要想有效地应对存在 的各项挑战，永磁无刷直流电机调速控制系统的软件和硬件子啊设计的时候主要包括这样几点：永磁无刷直流电机调速控制系统的硬件系统有主电路以及控制电路，至于以你构建系统的主电路设计也可以划分成主电路拓扑结构设计以及驱动模块设计，永磁无刷直流电机调速控制系统的硬件系统控制线路需要这个钱控制主控芯片和外围电路，而且需要高度重视无传感器检测电路和电源电路等部分。
3永磁无刷直流电动机的结构改善措施和控制方法
3.1对于有位置传感器的控制
永磁无刷直流电机要想处于稳定的运行状态，就需要高度重视永磁电机、转子位置传感器和功率电子开关电路这几个组成部分。转子位置传感器的作用就是获取产生转子的位置信号，通过研究处理之后会有效地传递到转子位置译码电路，之后通过逻辑转变以及放大程序，可以把位置信号转换成合理的换向顺序信号，如此可以实现起动导通所对应的功率开关部件，并且能够保障根据合理的次序来接通或者是断开绕组，在这个时期，直流电机电驱产生的步进磁场以及转子永磁磁场会保持一个平衡的状态，使得永磁无刷直流电机可以产生最大的转矩。要是选择单片机控制系统，直流电机定子三相绕组选择Y连接方式，一般情况下桥式主电路选择的就是两两互通的形式，在控制转速的时候，需要正确选择脉冲调控措施来确保电压处于一个合理的范围，实现对于速度的调节。对于工作人员来说，在进行正反转控制操作的时候，需要完善绕组的通电顺序，使用相同的位置传感器，正反转过程中光敏接收元件对于通电相的控制，能够选择相同的逻辑电路来进行实现，而且可以将传感器的控制信号转换成相对应的控制关系。
3.2对于无位置传感器的控制
对于相关企业来说需要保障无位置传感器低速永磁无刷直流电机保持一个良好的运行状态，设计人员需要设置合理的转子位置信号来实现对于电路的检查，对于转子位置信号的获取主要就是借助永磁无刷直流电机的软件和硬件。现阶段常见的监测措施包括锁相环技术措施和电感法等，其中最常见的就是反电动势过零检测措施。
反电动势过零检测措施的工作理论就是在低速永磁无刷电机直流电机的转子旋转磁场的过程中，能够直接在定子绕组中产生感应电动势，要是定子绕组选择的绕组形式属于集中整柜绕组，方波磁场在定子绕组中感应的电动势会出现梯形波，通过获取电动势波形，有助于准确地找出零点，进而掌握转子的具体位置。在进行实践的时候，工作人员能够选择借助端电压法或者是相电压法，可以使得企业以最低的成本获取更多的经济效益，使得设备处于一个良好的运行状态。
4全速度范围运行控制
全速度范围指的就是永磁同步电机在静止、低速、中速和高速的状态下运行，现阶段还没有一种单一通用到全速度范围中，而且可以保持良好运行特点的永磁同步电机无位置传感器控制算法。针对全速度范围下的无位置传感器控制，可以选择借助凸极模型法和基波模型法相联系的复合控制法。复合控制法的起动以及低速运行会选择凸极模型法，至于中速和高速运行会选择基波模型法，不过在使用这两种控制方法的时候相关的平滑切换属于重点的问题。
不仅如此，也可以选择脉振高频注入法和滑膜观测器法相联系的复合控制法，会把无位置传感器的永磁同步电机运行速度划分成多个区间，在低速运行区间中选择单独使用脉振高频注入法观测转子的位置，至于在高速运行的区间会选择使用滑膜观测器法，至于在切换过渡运行区间中同时使用这两种措施，把观测到的结果通过线性加权当作最终的结果，试验运行比较平稳，而且有着良好的负载动态性能。
结束语：总的来说，现阶段人们对于电动机的要求持续提升，无刷直流电机属于一种新型的电动机，存在较多的优势，在各个行业中得到了广泛的使用，通过和传统的电机进行比较可以看出，这种新型结构性能良好，属于机电一体化的产品，可以借助先进的科学技术来开展控制工作，实现对于整体性能的完善，给人们提供更加优质的服务，进而促进相关企业的发展和进步。
参考文献：
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