第2章 方波驅動與正弦波驅動的 原理和比較

2.1 無刷直流電動機（BLDC）與永磁同步電動機（PMSM）

有資料報道，當今全球各種電動機消耗的電能占世界能源消耗的65%。隨著對環境問題的關注，采用高效率電驅動被提到日程。因此，取代傳統的感應電動機的永磁直流電動機最近獲得業內極大的關注。這是因為永磁直流電動機有更高的效率和更高功率密度。

現代電機與控制技術以電流驅動模式的不同將永磁無刷直流電動機分為兩大類：方波驅動電機和正弦波驅動電機。前者稱為無刷直流電動機（BLDC）或電子換相直流電動機（Electronically Commutated Motor，ECM），后者曾有人稱為無刷交流電動機（BLAC），現在已常常稱為永磁同步電動機（PMSM）。

表面看來，BLDC和PMSM的基本結構是相同的：它們的電動機都是永磁電動機，轉子由永磁體組成基本結構，定子安放有多相交流繞組；都是由永久磁鐵（PM）轉子和定子的交流電流相互作用產生電機的轉矩；在繞組中的驅動電流必須與轉子位置反饋同步。轉子位置反饋信號可以來自轉子位置傳感器，或者像在一些無傳感器控制方式那樣通過檢測電機相繞組的反電動勢（EMF）等方法得到。雖然在永磁同步電動機和無刷直流電動機的基本架構相同，但它們在實際的設計細節上的不同是由它們如何驅動決定的。

這兩種電機的主要區別在于它們的控制器電流驅動方式不同：無刷直流電動機是方波（或梯形波）電流驅動，而PMSM是一種正弦波電流驅動，使得永磁同步電動機在電氣和機械兩方面都更加安靜，而且它幾乎沒有轉矩脈動。這意味著這兩種電動機有不同的運行特性和設計要求。因此，兩者在電動機的氣隙磁場波形、反電動勢波形、驅動電流波形、轉子位置傳感器，以及驅動器中的電流環電路結構、速度反饋信息的獲得和控制算法等方面都有明顯的區別，它們的轉矩產生原理也有很大的不同。