金卫，高杰，陈洪楷，覃华山
珠海格力电器股份有限公司 广东省珠海市 519070
摘要：我国从上世纪七十年代开始研发永磁电机，在家用、农业等新型电器方面的发展成果较好，永磁电机在投入市场之后，反馈结果区域优良，尤其是在新能源汽车方面的应用上，永磁电机的市场需求还在持续上涨，无刷直流电机的性能优势决定了它在电机研究领域的地位。本文主要对永磁无刷直流电机控制技术进行分析与研究。
关键词：永磁无刷直流电机、控制技术、应用
引言：与感应电机控制系统的技术相比而言，永磁无刷直流电机的控制技术要相对简单一些，操作也比较便捷。永磁材料的研究成果在不断的提升，永磁电机的在节能、效率、性能等方面的优势也更加的明显。也由此使得永磁电机成为了电机研究领域的关键性技术。我国永磁材料的生产商较多，稀土资源非常丰富，这些都为永磁电机的发展提供了一个优良的平台，由此永磁无刷直流电机在我国得到了大力发展，促进了我国科技水平的提升，为人民的生活水平提升打下了坚实的好处，对现代化发展也有一定的现实意义。
1.永磁无刷直流电机概述
永磁无刷直流电机是继有刷直流电机之后，发展起来的一种电机设备。在交流电机和直流电机占据传动领域主导地位的时代背景之下，永磁无刷直流电机正在逐渐进入人们的视线，人们也在逐渐开始关注永磁无刷直流电机的应用。上世纪九十年代以来，人们的生活条件逐渐向好，现代化生产、办公自动化的发展，家用电器，工业机器人等设备的使用量越来也大，并且这些设备的发展也在走向高效率，小型化以及智能化的发展，作为运行单元的重要构成元件，电机需要具备高精度，高速度、高效率的运行特点，而永磁无刷直流电机的问世，使得电机使用的这一要求得到了满足，因此永磁无刷电机的使用范围得到了迅速扩张。
无刷直流电机的转子使用使用的材料为永久磁铁，它所产生的气隙磁通可以永久保持常值，因此，特别适合使用在恒转矩运行中，在恒功率运行中，无刷直流电机虽然不能够直接改变磁通实现弱磁控制，但是可以通过改变控制方案的方式来获取弱磁控制的效果。稀土永磁材料具备有矫顽力高，剩磁大，可以产生较大的气隙磁通大的特点，因此可以使转子半径大大减小，降低转子的转动惯量，在有较高静态特性与动态响应的伺服驱动系统中，相比较于直流伺服电机而言，无刷直流电机的优势更加的明显。现阶段，无刷直流电机的应用范围已经扩张到了各个领域之中，尤其是在家用电器，电动汽车，航空航天等领域的应用量十分大。
2.永磁无刷直流电机控制技术
反电动势法控制
目前反电动势法是最成熟，应用范围最广的一种无位置检测技术，反电动势法是在改变各项反电势随各个转子驱动的一种电机控制技术，该方法将检测获得的反电动势过零点信号延迟电角度30°，得到6个离散的转子位置信号﹐为逻辑开关电路提供正确的换相信息﹐进而实现无刷直流电机的无位置传感器控制。
转矩脉动控制
永磁无刷直流电机没有电刷和换向器，只能砸电机内部实现换相处理，因此电机在运行的过程之中吗，势必会产生转矩脉动，产生转矩脉动的原因主要来自于这两个方面：①机械齿槽结构所带来的影响；②电流换向所造成的转矩脉动。齿槽结构所引发的转矩脉动可以采用定子斜槽或者是转子斜极的方式来进行控制，控制方法操作简单，但是无法保证能够将齿槽所引发的转矩脉动全部清除掉。而处理这一问题最为直接的方法，就是应用无槽结构的电机，使用安铁硼等富含高磁能的稀土永磁材料来解决由齿槽所引发的转矩脉动问题，但是该解决方式有一定的缺点，那就是成本较高；由电磁换向所引发的转矩脉动问题，是电机运行过程中无法规避的一个问题，电机的各项绕组是会不断产生变化的，绕组每经过一个相点绕组上的电流就会随之切换，从而引发电磁转矩脉动，解决这一问题的控制方法有电流反馈法、脉宽调制斩波法等。
智能控制
传统的电机控制技术具有着很多缺陷，比如非线性，变参数以及时滞性等，对于电机控制的高性能、高精度发展极为不利。因此，需要引进先进的控制技术与理论，改变这一现状。随着控制技术的不断发展，人工智能算法逐渐融入了永磁无刷直流电机的控制系统中，有了人工智能算法的应用，传统控制方法的缺陷也得到了有效解决。
3永磁无刷直流电机的应用
汽车行业中的应用
在环境问题日渐恶化的今天，汽车的使用量还在不断的扩张，而汽车生产商们也在不断提升汽车的节能性，要求汽车上所使用的电机性能必须良好，在电机运行效率方面也有相关的要求，并且在不断缩小汽车体积，防止汽车运行过程中产生过多的火花，降低噪音，延长汽车使用寿命，而这些性能在永磁无刷直流电机中都具备。这也是无刷直流电机能够在汽车领域得到长远发展的重要优势之一。在未来的几十年中，无刷直流电机的将会被广泛应用与电动汽车、电动摩托车等领域中。在专注节能环保事业的电动汽车领域只能怪永磁无刷直流电机的应用优势更是显著。
航空航天领域的应用
永磁无刷直流电机在航空航天领域中的应用也是比较广泛的，比如飞机机壳喷漆的多自由度机械手，飞机航电系统中的各类自动驾驶设备等，都有永磁无刷直流电机的应用。航空航天对控制精度，运行响应能力方面的要求较高，而永磁无刷直流电机的闭环控制与先进控制算法，可以有效满足飞机航电系统的控制要求。
家用电器中的应用
无刷直流电机在家用电器领域应用十分广泛,最典型的应用就是变频空调，通过控制空调缩机的频率,实现快速制冷、制热，再根据室内温度智能调节。为了降低空调的成本，简化系统的配置，空调压缩机中常采用无位置传感器控制方式，采用合适的算法同样可以达到伺服控制的目的，同时也减少了空调的体积。
结束语：虽然交流电机和直流电机依旧占据着传动领域的主导地位，但是无刷直流电机的关注度也在不断提高。尤其是在提倡低碳节能发展的社会背景之下，永磁无刷直流电机已经成为了传动领域的一大重要发展方向，而无刷直流电动机作为设备运行单元的主要驱动电机设备，是当下科技发展的重要研究对象。
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