张智勇

采用方波控制算法的电调，让无刷电机真正被引入航模及无人机领域。不过在使用过程中，这种控制算法的劣势也越来越明显。这也让一种早已有之的算法——FOC被引入无刷电调的设计中。

传统电调的控制方式

传统电调控制无刷电机内线圈绕组换向，多用六步换向法，控制方式则是方波控制（图1）。所谓方波控制，就是上述切换只负责开关电路，绕组的电流只有“通”和“断”两种状态；电调通过控制接通的频率来调节转速，通过控制“通”和“断”的比例来控制平均电流大小。在一个控制周期内，绕组线圈的“通”、“断”比例被称为“占空比”，这种控制称为占空比控制（PWM，图2）。

在方波控制方式下，电调只需控制电路的“通”、“断”。这种方法的控制率算法较为简单：电调无需获得电机转子的具体角度值，只需判断感应到的反向电动势是否过零点，过零点后即可执行换向操作。图3所示的是方波控制模式下无刷电机线圈绕组的感应反向电动势波形。由于存在绕组感抗，因此理想状态下的矩形方波，变成了实际反馈感应到的类似于梯形的波形。

方波控制的缺陷

基于前文所述六步换向法、采用方波控制算法的电调，在使用过程中暴露了其固有缺陷，具体表现为以下4点。

1.驱动电流的峰值较高

方波控制模式下的电机，电机绕组线圈内的电流只有“通”和“断”两种状态。即使在占空比很小的低功率状态下，电机电流平均值较小，绕组线圈的脉动电流峰值也会很大。……