直流無刷電機(jī)是在有刷直流電動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，具有無極調(diào)速、調(diào)速范圍、過載容量、線性、壽命、體積、重量、力等優(yōu)點(diǎn)，解決了有刷電機(jī)存在的一系列問題，廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備等各個領(lǐng)域。由于無刷電機(jī)沒有電刷進(jìn)行自動換向，因此需要使用電子換向器進(jìn)行換向。直流無刷電機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)的就是這個電子換向器的功能。

     目前直流無刷電機(jī)的控制方式有三種：FOC(矢量變頻，也稱為磁場矢量方向控制)、方波控制(也稱為梯形波控制)和正弦波控制。那么，這三種控制方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？

     1、方波控制

     方波控制使用霍爾傳感器或無感估計(jì)算法獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，然后根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置在360的電周期內(nèi)進(jìn)行6次切換(每60進(jìn)行一次)。每個換位置電機(jī)輸出特定方向的力，因此方波控制的位置精度可以說是電氣60度。由于通過這種方式控制，電機(jī)的相位電流波形接近方波，因此稱為方波控制。

　　方波控制方法的優(yōu)點(diǎn)是控制算法簡單，硬件成本低，使用性能一般的控制器可以獲得較高的電機(jī)速度。缺點(diǎn)是扭矩波動大，有一定的電流噪聲，效率達(dá)不到大值。方波控制適用于電機(jī)旋轉(zhuǎn)性能要求不高的情況。

　　　2、正弦波控制

　　  正弦波控制方式采用SVPWM波，輸出的是三相正弦波電壓，對應(yīng)的電流也是正弦波電流。這種方式不控制方波改變方向的概念，或者認(rèn)為在電力周期內(nèi)進(jìn)行了無限多的轉(zhuǎn)換。正弦波控制明顯比方波控制轉(zhuǎn)矩波動小，電流波動小，控制“精細(xì)”，但控制器的性能要求略高于方波控制，電機(jī)效率無法達(dá)到大值。

　　 3、FOC控制

　　 正弦波控制控制電壓矢量，間接控制電流大小，但不能控制電流的方向。FOC控制方法可以被認(rèn)為是正弦波控制的升級版，可以控制電流矢量。也就是說，電機(jī)定子磁場的矢量控制是可行的。

　　 因?yàn)榭刂齐姍C(jī)定子磁場的方向，所以電機(jī)定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場始終保持在90度，在一定電流下可以獲得大的扭矩輸出。FOC控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：扭矩波動小、效率高、噪音小、動態(tài)響應(yīng)快。缺點(diǎn)是：硬件成本高，對控制器性能要求高，電機(jī)參數(shù)要一致。由于FOC的優(yōu)勢明顯，目前很多應(yīng)用程序正在逐步取代傳統(tǒng)的控制方式，在體育控制行業(yè)受到了廣泛關(guān)注。