電源電壓波動、負載變化等都會引起轉速的改變，采用轉速負反饋控制能夠有效地抑制穩(wěn)態(tài)時轉速波動，但因電樞電流不受控，系統(tǒng)的動態(tài)性能欠佳。BLDCM轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1 BLDCM轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)

一、轉速信號的采集和處理

轉速測量是調速系統(tǒng)中構成轉速負反饋的最基本條件，無刷直流電機轉子位置檢測信號屬脈沖信號，其變化的快慢直接由轉軸轉速決定，因此可用以轉速的測量。常見基于脈沖的轉速測量方法有以下三種：

1．M法測速

通過對規(guī)定時間內位置檢測信號的脈沖個數(shù)進行計數(shù)來獲得被測轉速，稱為M法測速。轉速較低時因測量時間內的脈沖數(shù)少，誤差會變大，所以M法宜測量高速。如要降低測量的轉速下限，可以提高編碼器分辨率或延長測量時間，使一次采集的脈沖數(shù)盡可能多。

2．T法測速

測量相鄰兩個位置檢測信號的時間來測量轉速，稱為T法測速。轉速較高時，因測得的周期較小，誤差因此變大，所以T法宜測量低速。如要增加轉速測量的上限，可以減小編碼器的脈沖數(shù)，或使用更小更精確的計時單位，使一次測量的時間值盡可能大。

3．M/T法測速

M法、T法各有優(yōu)劣和適應范圍，同時受成本和實時性等條件限制，全轉速范圍內的測量通常使用M法、T法結合的M/T測速法，即同時檢測時間和在此時間內脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖個數(shù)來測量轉速，低速時測周期、高速時測頻率，但需綜合各方面因素確定轉速測量方法的切換點，對系統(tǒng)軟硬件要求較高。

二、電機啟動及轉速調節(jié)策略

由根據(jù)前面分享的《CW32電機控制基礎--無刷直流電機的運行特性》可知，如果啟動策略欠妥，可能導致遠超出正常電流的啟動電流，以致?lián)p壞硬件電路；也可能因啟動電流小導致電磁轉矩偏低，電機啟動困難，啟動時間長等問題。

在無刷直流電機轉速單閉環(huán)調速系統(tǒng)中，電樞電流通常也不可測，為保證系統(tǒng)的可靠運行，電機通?？蛰d或輕載啟動，PWM占空比從一個較小的足以克服負載轉矩的值開始逐漸上升，直至達到設定轉速。然后，控制系統(tǒng)才轉換到正常的轉速閉環(huán)控制。PWM占空比的緩慢提升相當于緩慢增加施加于電機電樞電壓，從而使起動電流被限制在一個合適的水平，50至幾百ms的軟起動時間一般足以限制起動電流的沖擊。

以驅動風機為例，電機PWM方式啟動過程可分為三個過程：

1．轉子定位：視負載大小選擇啟動轉矩，再由式（1）計算電樞電壓從而確定啟動PWM占空比，換相電路輸出特定相電壓，直到轉子旋轉到特定位置；

2．斜坡升速：換相電路根據(jù)檢測到的位置信號開始換相，并開始轉速測量；根據(jù)實測轉速推算負載轉矩，結合要求的升速時間經(jīng)式（4）確定所需電磁轉矩，再由式（3）計算對應的電樞電流，最后通過式（1）和式（2）計算新占空比值并輸出，如此重復直至啟動過程結束；

3．正常運行：系統(tǒng)進入閉環(huán)運行狀態(tài)，占空比由轉速PID運算確定。

總之，轉速單閉環(huán)系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、成本低廉等優(yōu)點，但因電流不可控，系統(tǒng)動態(tài)性能欠佳，不適用于有頻繁啟停要求的應用場合。

電動勢平衡方程式為：

電樞反電動勢：

電磁轉矩Te：

電樞電流（起動電流）：

審核編輯 黃宇