无刷直流电机驱动器的新趋势

无刷直流 (BLDC) 电机在市场和广泛的运动控制应用中得到了迅速采用，因为它们与传统有刷直流电机相比具有明显的优势。更少的维护、更高的运行速度、紧凑、更少的电气噪声、更好的扭矩重量比，仅举几例。 尽管有这些优势，但 BLDC 电机的成本高于传统直流电机，因为它们需要电机驱动控制器（用于电子换向）和转子位置传感器。

无传感器控制

无传感器控制技术被认为是节省成本的好处，还可以提高系统可靠性，减少电气连接的数量，消除机械对准问题，并减少电机的尺寸和重量。一般来说，无传感器控制的定义是在没有通常需要的转子位置传感器的情况下运行 BLDC 电机，消除转子位置传感器（例如，光学编码器、霍尔效应传感器、旋转变压器、电缆和解码电路）加起来降低制造成本，提高可靠性和耐用性。

有传感器的 BLDC 电机驱动器使用带有转子位置传感器的3相 PWM 逆变器来执行换相和/或电流控制。但是，获取转子位置信息的方法不同，在无传感器控制技术中，转子位置信息是通过间接感应三个电机端子电压之一的反电动势（电动势）来确定的。由于3个BLDC电机相绕组中只有两个同时导通，因此第三个非导电相背负可以间接计算转子位置和速度的反电动势。目前，无传感器技术尚未得到广泛采用，在未来，它有望成为主要的 BLDC 电机控制方法。

扭矩纹波减少

尽管 BLDC 电机具有许多优点，但它们具有一个限制因素：倾向于表现出扭矩脉动。这些脉动会导致声学噪声和振动，并且会严重限制系统的性能，特别是在高精度和高稳定性应用中。在高速应用中，转矩脉动可以通过负载的惯性滤除。然而，在低速时，当它们最明显时，转矩脉动会极大地限制性能。转矩脉动是由 BLDC 电机和 PWM 驱动控制器设计引起的，包括电机的几何缺陷、不精确的换向、电流驱动波形的保真度 、相位延迟、摩擦和电机中的磁滞。它们可以通过更好的电机设计或使用更好的驱动控制器来减少。

转矩脉动分为两大类：齿槽转矩和换向转矩，齿槽转矩是由转子旋转时定子槽开口引起的磁阻变化产生的。可以通过改变电机设计来减少齿槽转矩，例如定子槽的倾斜、选择分数槽/极电机设计或选择相对于槽间距的磁体宽度。换向转矩纹波是由驱动器的 PWM 逆变器和是由于电流滞后或逆变器产生高频电流纹波。换相时，一相关断，另一相导通，所以各相电流的上升和下降速率不相等，因此两相电流在换相过程中产生的转矩不会瞬间加到转矩值上。一个完全励磁的相位，这将允许在换向间隔内获得平滑的扭矩。