无刷直流电机的PWM调制方式介绍

4）3.75ms/6 = 625μs （每60度需要的 ）
5）625μs/50μs = 12.5次 （每60度 PWM周期的次 ）
6）60°/12.5=4.8° （每 PWM周期增加的角度 ）
6-2
然后通
代 中 置的sin函 ，在 加上力矩 出要求的百分比，
束后立即修改PWM的占空比，使其得到正弦脉 制方式。
V1和V2都能合成出的矢量，所以Uref_max=√3/2 Udc。 制度M=Uref/(Uref_max)=Uref/(√3/2 Udc)
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有三角正弦定理可知：
9： 考 在第一扇 矢量合成方法
序已 PWM的占空比是
制的主要 容，不同的 制方式 BLDC的 行性能有很大影 ，近年 着 机控制系 越 越精 ，
在原 常 的方波120度脉 制基 上，正弦脉 制（SPWM）和空 矢量脉 制（SVPWM）出
，使 机脉 降低、 流波形畸 小，但后 者的算法比
，本文 三 制方式逐一地介
其特性、原理及 算 。安森美半 体LC08000M芯片集成 三 制方式，适合 用在BLDC的 。
作者：卜仕 安森美半 体高
用工程
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脉 制就是利用U0~U7的不同 合， 成幅 相同、相位不同的 考 矢量Uref， 而使矢量 迹
可能逼近基准 。
8：基本空 矢量在空 的分布
9 考 在第一扇 ，有 非零矢量U1U2和零矢量合成， 考
入下一 扇 ，采用新的
相
矢量 零矢量 行合成。基于矢量合成 ，在符合T1+T2 <= Tpwm 件下， 要求任意角度下
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在上 下 PWM
： Hall
PW制 序不同，我 可以做出下面5 模式的 装。
LC08000M 了 小在 相 矩的波 ，采用了PWM 渡方式， 一 理能有效降低了 噪音。
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需要的角度推算以及P W M 占空比的 算做出 介 ， 提供
的波形 。
引言
BLDC（Brushless Direct Current）无刷直流 机已在家用 器、汽 、 、工
等 域被广泛使
用，三相无刷直流 机是更主流 品。 1 三相无刷直流 机的 部分示意 ，主要包括霍尔信息的采
集，以及根据霍尔信 三相逆 器做 的 制，三相逆 器PWM的
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3：LC08000M 方波120°脉 制的PWM 霍尔 系的
4： LC08000M方波120度脉 制的效果
2.正弦脉 制（S P W M ）
加在MOS管的直流 可以通 PWM 控制 等效成正弦 ，由于中性点 0，因此 机的相
也 正弦， 而使得 机相 流也成正弦 化 ，消除了 矩波 。根据面 等效原理，正弦波 可
可以 算出60° PWM的 的大角度 就得到 前的
6-1
例：PWM基本周期 率20KHz（50μs），8
机，在 速2000r/m ，求角度 化
1） 2000r/m*8 = 16000hall/m （每分 的霍尔 周期）
2）16000/60 = 266.67hall/s （每秒的霍尔 周期）
3）1/266.67 = 3.75ms （每 霍尔周期需要的 ）
θ角度的推算和前面SPWM里的方法是一 的。 了 少三角函 算同 采用代 置Sin三角函 表
了 得最佳的 波性能和最小
耗，目前主要有7段式和5段式空 矢量合成方法。
比7段式和5段式可知， 者在零矢量的分配上存在很大的 ， PWM周期 ，5段式方法 零矢量
集中 入在中 ， 矩脉 大，在低
致明 的走走停停不平 象，而7段式方法中零矢量的一半
被 入在PWM周期的中 ，另一半 入在PWM周期的 ， 可以使得磁 的 更加平 ， 少
机 矩的脉 ，使得低 特性明 好于5段式，高 特性差 不大。但5段式方法中每 PWM周期中，
有一相 臂的 管 不需要改 ，而在7段式方法中，每一相 臂的 管都需要 各一次，5段
式比7段式 次 少1/3，所以5段式的 功耗是最小的。 合 在PWM周期 到10KHz以上，5段
1：三相无刷直流 机 示意
1.方波120度脉 制
利用霍尔 （每
周期6次
只能一相的上 和另一相的下
伴有 噪音。
化），改 UVW相 通， 控制方式
流流向，但同一霍尔 ，但存在最大60度的
流流向不 ，任何 刻 矩偏角，效率降低，同
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部集成了
算功能，采用5段式矢量合
12： LC08000M空 矢量脉 制（SVPWM）的效果
小
LC08000M集成方波120度脉 制、正弦脉 制、空 矢量脉 制三 模式，客
片 部集成模式需要的 算部分，而且具有速度和 流的
功能，同 具 流
的
了很大 化，非常适合BLDC 方案的 用。
可以自由 ，芯 保 功能， 客
以等效成PWM波。如 5所示，通
方式我 不停的 整PWM的占空比
正弦 效 。
5：正弦波 PWM波的等效
正弦脉 制需要知道ωt的
，而我 霍尔元件只可以 取到60°120°180°240°360°
位置信息，所以我 需要 前几次霍尔 化的 隔 推算出60度 的 角度。在 机
6 大体的 情 下，
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我 无法推算出 角度信息，因此 情 下，我 是要采用方波120度脉 制方式 到一 定 后，我 可以推算出 角度，就可以切 成正弦脉 制方式。
，但 机得
推算 角度方法：如 6-1首先 算出每 60°需要的 ，除以PWM周期的 次 ， 而得到60° 每增加1 PWM 角度增加的 ，在加上通 霍尔 角度；UVW三相彼此相差120°相位。
式更加合适。
例：角度θ=30°，力矩百分比M=50%，PWM 率20KHz，求三相各PWM的占空比。
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LC08000M芯片有空 矢量脉
成方式，使
耗最小。
制（SVPWM）功能，同
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无刷直流 机的P W M 制方式介
上
:2014年01月02日
摘要
三相无刷直流 机的 制方式：方波120度脉 制（120D egree-P W M ）、正弦脉 制（S P W M ）和空
矢量脉 制（S V P W M ），本文 各自方式的原理、S V P W M 7段式 5段式特性、S P W M 和S V P W M
我 可以在每次PWM周期
LC08000M芯片有正弦脉 制（SPWM）功能， 且 部集成了上面的 件 算部分。
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7： LC08000M正弦脉 制（SPWM）的效果
3.空 矢量脉 制（S V P W M ）
SPWM不同，SVPWM施加在 机端 上 机相 仍然 等效正弦， 而使得 机相
非等效正弦波 流也成正弦 化
，此 。
机中心点
非 0，但
三相全 逆 器共8
模式，分
八 基本 空 矢量U0~U7，U0和U7 零矢量，位于原点。
其余6 非零矢量幅 相同，相 矢量 隔60°。根据非零矢量所在位置 空 分 六 扇 。空 矢量