永磁同步電機(jī)（PMSM）、無(wú)刷直流電機(jī)的控制以及開(kāi)關(guān)模式電源

現(xiàn)在，大部分幫助我們生活得更輕松、更舒適的設(shè)備都需要機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制，諸如
洗衣機(jī)、冰箱、風(fēng)扇、空調(diào)、電動(dòng)工具和攪拌器等等。
所有這些設(shè)備都需要消耗能量以產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而有效利用能源的途徑取決于控制
系統(tǒng)、電氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及控制算法等。我們面臨的一個(gè)最大挑戰(zhàn)就是能源的有效利
用。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，絕大部分的工作都集中在機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上。因此，許多節(jié)
能方面的進(jìn)步是通過(guò)改進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料和制造精度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
早在幾年前，人們就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了更高效的控制技術(shù)，但執(zhí)行這類復(fù)雜算法和計(jì)算
所需的CPU 成本較高，不能滿足成本敏感市場(chǎng)（如家電市場(chǎng)）的需求。這種情況
在最近幾年已經(jīng)發(fā)生了變化，成本更低并且具有執(zhí)行這些復(fù)雜的控制算法所需的所
有功能的高性能數(shù)字信號(hào)控制器已經(jīng)面世。
實(shí)現(xiàn)節(jié)能的另一個(gè)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域是功率轉(zhuǎn)換。功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于將電能從一種形式轉(zhuǎn)換
為另一種形式，在此過(guò)程中，由于系統(tǒng)的固有能耗、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的效率、控制技術(shù)以
及所采用的電子元器件，必然會(huì)產(chǎn)生一定的能量損失。大部分功率轉(zhuǎn)換控制是由模
擬電路實(shí)現(xiàn)的，但新的節(jié)能法規(guī)提出的要求越來(lái)越高，使得模擬控制的系統(tǒng)越來(lái)越
難以滿足這些要求。
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MCU 和DSC 的使用為此開(kāi)辟了新的前景?，F(xiàn)在，借助數(shù)字控制技術(shù)和由高性能、
低成本的數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率達(dá)到
98%是完全可行的。
設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)
機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)
在機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制中會(huì)使用多種電機(jī)，包括無(wú)刷直流電機(jī)、有刷換向永磁直流電機(jī)、
線性電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等。
系統(tǒng)工程師不但需要選擇正確的電機(jī)來(lái)完成機(jī)械動(dòng)作，還必須選擇適當(dāng)?shù)目刂骗h(huán)路
結(jié)構(gòu)來(lái)滿足系統(tǒng)的機(jī)械和電子時(shí)變響應(yīng)的要求?？刂骗h(huán)的調(diào)節(jié)通常在電子驅(qū)動(dòng)裝置
的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行。由于不同的電機(jī)對(duì)電子驅(qū)動(dòng)裝置有一系列不同的設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)
人員可能需要處理大量的設(shè)計(jì)變量。此外，由于電動(dòng)機(jī)的感性特點(diǎn)，它容易造成電
磁干擾（EMI）、射頻干擾（RFI）和具有破壞性的瞬間高能量，因此，電機(jī)本身
也使電子驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)變得更為復(fù)雜。這類電子驅(qū)動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)不但要避免電磁
干擾（EMI）和射頻干擾（RFI），還必須能夠承受瞬間過(guò)電壓和過(guò)電流的情形。
BLDC 電機(jī)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。BLDC 電機(jī)不帶換向器，因而比直流電機(jī)更可
靠。BLDC 電機(jī)在許多方面也優(yōu)于交流感應(yīng)電機(jī)。BLDC 電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)子磁體生成旋
轉(zhuǎn)磁通，具有很高的效率，因而它們一般用于高端家用電器（如冰箱、洗衣機(jī)和洗
碗機(jī)）、高端水泵、風(fēng)扇和其它需要較高可靠性和效率的設(shè)備中。也由于BLDC
電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常牢固，它們廣泛應(yīng)用于泵、風(fēng)扇和壓縮機(jī)等應(yīng)用中。這些應(yīng)用的共
同特點(diǎn)是它們不需要位置信息，只需要速度信息，而且只需要控制速度。BLDC 電
機(jī)的使用不需要復(fù)雜的控制算法。



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