低速運轉(zhuǎn)的無刷電機如何控制？

需要低速運轉(zhuǎn)的無刷電機經(jīng)常運用在電動車、機器人關(guān)節(jié)、醫(yī)療設(shè)備等場景。最近有客戶找到我們開發(fā)無刷電機驅(qū)動方案，他的需求是低轉(zhuǎn)速，而且需要精準控制電流。經(jīng)常開發(fā)無刷電機驅(qū)動方案的工程師都知道，高速運轉(zhuǎn)的無刷電機控制難度比低速要難得多。我們今天來探討一下這個問題吧。

首先，我們分析一下無刷電機在低速情況難以控制的幾個可能性：

無刷電機的電感會影響電流的變化速度。在低速時，電感效應(yīng)較弱，電流響應(yīng)較慢，導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)矩輸出波動，容易引起抖動和不穩(wěn)定。

無刷電機在低速時反電動勢（Back-EMF）較小，而反電動勢是常規(guī)速度估計的關(guān)鍵信號，信號弱時，速度估算的準確性下降，影響電機的穩(wěn)定控制。

在低速運行時，負載的摩擦力和粘滯力的非線性影響較大，電機輸出轉(zhuǎn)矩容易不足，難以保持穩(wěn)定運行。

低速時，需要更精確的電流和位置控制，然而由于電流傳感器、位置傳感器（或估算）的分辨率有限，控制精度難以保證。

想實現(xiàn)控制穩(wěn)定，可以嘗試以下技術(shù)：

通過估算電機轉(zhuǎn)子的磁場方向來進行控制，能夠在低速時提供更精確的轉(zhuǎn)矩控制。無傳感器FOC依賴于電流的估算和控制算法的精度，在低速時通過改進算法，可以更好地應(yīng)對反電動勢信號弱的問題。

滑模控制是一種非線性控制方法，特別適合處理系統(tǒng)的非線性和不確定性。在無刷電機的低速運行中，滑?？刂颇軌蚝芎玫貞?yīng)對負載的非線性特性和擾動，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

通過實時調(diào)整控制參數(shù)來適應(yīng)不同的運行狀態(tài)，自適應(yīng)控制能夠在低速時調(diào)整電機的控制策略，以應(yīng)對負載變化和摩擦力的影響，從而提升低速穩(wěn)定性。

在低速啟動時，可以采用專門的低速啟動算法，降低啟動電流，平滑加速過程，以減少抖動和失步現(xiàn)象。