2.3 直流无刷电机(BLDC)：电子换向原理与工作流程

2.3 电子换向原理与工作流程

直流无刷电机（BLDC）的电子换向系统是实现其高效、精确运行的核心环节。该系统通过电子控制策略精确地替代了传统有刷直流电机的机械换向器与电刷结构，从而消除了机械摩擦、火花干扰及磨损问题，显著提升了电机的可靠性、效率与使用寿命。电子换向的本质是基于转子位置信息，通过功率电子开关器件按特定时序对定子绕组进行供电控制，从而生成一个步进式的旋转磁场，该磁场与永磁转子磁场相互作用，产生连续且平稳的电磁转矩。

1 电子换向系统的基本构成

一个完整的BLDC电子换向系统通常由以下几个关键部分构成：

• 位置传感器：用于实时检测转子的磁极位置。常见的传感器包括霍尔效应传感器、光电编码器以及旋转变压器。在无传感器控制方案中，这一功能由通过检测电机端电压或电流等电气参数来估算转子位置的算法实现。
• 控制单元：通常由微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）或专用集成电路（ASIC）构成。它负责接收位置信号，执行控制算法（如PID、FOC、DTC等），并生成相应的PWM（脉冲宽度调制）信号来控制功率开关器件。
• 功率逆变器：通常是一个三相全桥电路，由六个功率开关器件（如MOSFET或IGBT）及其驱动电路组成。它在控制单元的逻辑信号驱动下，将直流电源逆变为三相交流电，按需供给电机绕组。

2 六步换向法（六步方波控制）的原理

六步换向法，也称为梯形波控制或