FOC控制技术可简化BLDC电机设计

从手机中的小型振动电机到家用洗衣机和空调中使用的更复杂的电机，电机已成为消费领域中的日常设备。电动机也是工业领域的重要组成部分，并广泛用于许多应用中，例如驱动风扇，泵和其他机械设备。
这些电动机的能耗非常大：研究表明，仅在中国，电动机的能耗就占工业总能耗的60％至70％，而风扇和水泵的能耗则占近四分之一。中国的总能源消耗。
一部分。尽管在其他国家这个数字可能不是很高，但是降低电子系统中电动机的能耗已成为全球优先考虑的问题。
一个多世纪以来，传统的交流（AC）电动机已被广泛使用。交流电动机是设计中最简单的感应电动机，但会造成大量能源浪费。
这是因为交流电动机仅输出恒定速度，而不能适应工作条件的变化。有一些简单的方法可以调节AC电动机的速度（例如，可以提供三种速度选项的标准家用风扇），但是这些方法的应用范围有限，并且很难转移到更复杂的系统中。
但是对于直流（DC）电动机，可以通过改变电压来改变和控制速度，从而根据应用需要加快或降低工作速度。由于电动机可以根据要求的条件运行，因此可以节省大量能量。
通常，直流电动机比交流电动机更有效。图1：用更小，更高效的BLDC电机代替传统的AC电机可以节省能源并降低成本，但是BLDC控制所需的算法非常复杂，以至于许多设计人员都不愿进行转换。
专为BLDC电机控制而设计的专用IC可简化此任务。 BLDC电机的优点直流电机可以设计为有刷或无刷电机。
无刷直流（BLDC）电机通常是大多数应用的最佳选择。这样的电动机更可靠，更安静，产生更少的电磁辐射并且更安全，因为它们消除了由电刷和换向器引起的火花。
BLDC电机体积更小，效率更高，这意味着它们需要使用更少的能源。 BLDC电动机的工作温度低于交流电动机的工作温度，更高效的设计使其内部零件产生的热量更少。
这不仅增加了轴承系统的使用寿命，而且提高了电气系统和风扇的可靠性。另外，BLDC电动机的功率密度高于交流电动机的功率密度。
对于相同的能量输出，直流电动机的体积和重量要小于交流电动机的体积和重量。这使得BLDC电机的运输和安装更加简便且成本更低。
但是，使用BLDC电动机的麻烦在于该系统需要更复杂的电子设备来管理电动机。电机控制从未成为电子工程师的重点。
由于缺乏经验或专业知识，许多开发人员无法轻松设计必要的控制电路。 BLDC电机的开发需要更多的时间和技术支持，这意味着更长的开发周期和更高的系统成本。
这使系统制造商从熟悉的交流电动机过渡到无刷直流电动机更加困难。但是，对于越来越多的制造商而言，使用BLDC电机的复杂性将不会被市场对更节能电器的不断增长的需求所抵消。
根据IMS的2011年调查，中国约40％的空调使用逆变器控制的BLDC电机。这种情况正在上升，并且在某种程度上可以通过专门为BLDC电机控制设计的专用电路来解决。
用于控制BLDC电机的传统的无传感器磁场定向控制技术的传统方法使用六步驱动定子，从而在产生的转矩中产生脉动。所谓的“六步方波”就是所谓的“六步方波”。
该过程使用霍尔效应传感器检测BLDC电机中永磁体的位置。六步过程相对简单，但容易产生噪音，对于需要根据条件变化快速改变电机速度的更高级的应用程序，其响应能力不足。
以洗衣机为例，负载根据所选的洗涤周期而变化，并且在整个周期中也变化。在滚筒式洗衣机中，这种情况更加复杂。
当衣物旋转到滚筒顶部时，重力会影响电机。在这些情况下，需要更高级的算法。
磁场定向控制（FOC）可以提供快速变化的速度所需的响应时间，并已成为电机的控制方法。