无刷电机驱动器设计中开环、速度环、电流环

1、开环控制

开环控制，驱动器通过PWM调制MOS管斩波频率的占空比来调节电机功率输出，空载情况下占空比100%时输出转速达到最高。

2、速度环

驱动器以转速为调整目标，电机的输出转矩为了保持速度而调整。为什么需要速度环?因为现实中电机的负载是变动的，用固定占空比控制会导致电机速度随着负载的变化而变化。在要求电机转速保持恒定的环境，要求驱动器能随着负载变换自动调节占空比输出。无刷电机内部的霍尔传感器作为速度反馈精度还凑合，这点比其它电机有先天的优势。对速度反馈量做PID算法占空比可以实现速度闭环。一个例子就是，用开环控制在低速模式会因为转矩太小导致电机无法带动负载，如果使用了速度环电机可以自动增大转矩比来保持带负载低速转动。

3、电流环(转矩环)

电流闭环模式下驱动器以转矩为调整目标，目标就是使得电机能以最大转矩转动。为什么在速度环的条件下增加电流环?还是回到上面的例子，如果低速环境下，速度环可以提高电机的低速转矩，但是为了防止驱动器输出负载超过电机本身的承受能力，电机以最大的允许电流输出转矩。从这一点出发电流环作用，主要是2个，一是启动过程的加速，二是对电机最大工作电流的保护。

4、速度、电流双闭环控制。

双闭环控制的提出主要是针对电机启动过程，陈伯时<<电力拖动>>中指出，电机双闭环理想情况下是启动时是电流环，稳定时只有速度环。但双闭环设计很难只有一个环，所以两个环在不同阶段作用的大小不同的，启动时电流环起决定作用，速度稳定时速度环起主要作用。双闭环的PID编写。应该先完成速度环程序，后写电流环程序。双闭环编写主要两个方面：速度环的输出和电流环的标定，PID参数调节。在转速和电流大小的电流情况下，需要的PID值是不一样的，因此对PID做分段设计可以提高电机的通用性。