直流无刷电机的数字化控制发展方向

永磁无刷直流电动机性能的改善和提高，除了与电动机本体及电子驱动电路有关外，更与其控制器密切相关。自20世纪80年代以来随着微型计算机技术、控制技术、控制理论等的飞速发展，人们从提高控制器性能这条途径来提高永磁无刷直流电动机的性能，并取得了一些可喜的成果。特别是进入90年代以后，高速微处理器和DSP器件的出现，保证了无刷直流电动机性能的快速提高。此外先进的控制方法例如滑模控制、变结构控制、模糊控制和专家控制等被相继引入无刷电机控制器，从而推动着永磁无刷直流电动机朝着高智能化、柔性化、全数字化方向发展，为其进入数字化时代开辟了新纪元。

无刷直流电机运行过程要进行两种控制，一种是转速控制，也即控制提供给定子线圈的电流;另一种是换相控制，在转子到达指定位置改变定子导通相，实现定子磁场改变，这种控制实际上实现了物理电刷的机制。因此这种电机需要有位置反馈机制，比如霍尔元件、光电码盘，或者利用梯形反电动势特点进行反电动势过零检测等。利用霍尔元件的系统在软件实现上更方便。电机速度控制也是根据位置反馈信号，计算出转子速度，再利用PI或PID等控制方法，实时调整PWM(脉宽调制)占空比等来实现定子电流调节。因此，控制芯片要进行较多的计算过程。当然也有专门的无刷直流电机控制芯片;但一般来说，在大多数应用中，除了电机控制，总还需要做一些其他的控制和通信等事情。所以，选用带PWM，同时又有较强数学运算功能的芯片也是一种很好的选择。因为DSP具有较强的计算能力和较好的实时性，使得算法复杂的现代控制理论能够在实际中得到很好的应用，特别是实时性要求很高的系统，也可以通过DSP实现复杂的智能控制算法。TI公司的定点数字信号处理器TMS320LF2407系列，整合了通用数字信号处理器快速运算功能和单片机外围丰富的特点，特别适合直流无刷电机的高性能控制。