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一、簡介
無刷直流電機是在有刷直流電動機的基礎上發展起來的，具有無極調速、調速規模廣、過載能力強、線性度好、壽命長、體積小、重量輕、出力大等長處，處理了有刷電機存在的一系列問題，廣泛使用于工業設備、儀器儀表、家用電器、機器人、醫療設備等各個領域。因為無刷電機沒有電刷進行主動換向，因而需求運用電子換向器進行換向。無刷直流電機驅動器完成的便是這個電子換向器的功用。
二、主流的無刷直流電機的控制方法
目前主要有三種：FOC（又稱為矢量控制、磁場定向控制）、方波控制（也稱為梯形波控制、120°控制、六步換向控制）和電壓正弦波控制。那么這3種控制方法都各有什么優缺陷呢？
1. 方波控制
方波控制運用霍爾傳感器或者無感估算算法取得電機轉子的位置，然后依據轉子的位置在360°的電氣周期內，進行6次換向（每60°換向一次）。每個換向方位電機輸出特定方向的力，因而可以說方波控制的位置精度是電氣60°。因為在這種方法控制下，電機的相電流波形接近方波，所以稱為方波控制。
方波控制方法的長處是控制算法簡單、硬件成本較低，運用功能普通的控制器便能取得較高的電機轉速；缺陷是轉矩脈動大、存在必定的電流噪聲、功率達不到最大值。方波操控適用于對電機滾動功能要求不高的場合。如下圖一所示為方波控制的電流波形：
圖一：方波控制電流波形
2. 一般正弦波控制
一般正弦波控制方法運用的是SVPWM波，輸出的是3相正弦波電壓，理論上相應的電流也是正弦波電流，但是因為沒有對電流進行控制，所以電流波形并不一定是真正的正弦波。這種方法沒有方波控制換向的概念，或許以為一個電氣周期內進行了無限多次的換向。顯然，一般正弦波控制比較方波控制，其轉矩脈動較小，電流諧波少，控制起來感覺比較“細膩”，可是對控制器的功能要求稍高于方波控制，而且電機功率不能發揮到最大值。如下圖二所示為一般正弦控制時對應的電流波形及調制波波形(馬鞍波)。
圖二：一般正弦控制時對應的電流波形及調制波波形(馬鞍波)
3. FOC控制
正弦波控制完成了電壓矢量的控制，可是無法控制電流的方向。FOC控制方法可以認為是正弦波控制的升級版別，完成了電流矢量的控制，也即完成了電機定子磁場的矢量控制。
因為控制了電機定子磁場的方向，所以可以使電機定子磁場與轉子磁場時間保持在90°，完成必定電流下的最大轉矩輸出。FOC控制方法的長處是：轉矩脈動小、功率高、噪聲小、動態響應快；缺陷是：硬件成本較高、對控制器功能有較高要求，電機參數需匹配。下圖三所示為FOC控制時電機的相電流波形。
圖三：FOC控制時，電機相電流波形
三、哪種方法更適合未來的發展？
FOC是現在無刷直流電機（BLDC）和永磁同步電機（PMSM）高效控制的最佳選擇。FOC精確地控制磁場方向，使得電機轉矩平穩、噪聲小、功率高，而且具有高速的動態響應。因為FOC的優勢顯著，現在已在許多使用上逐步代替傳統的控制方法，在運動控制職業中備受矚目，例如伺服控制領域。
FOC典型控制框圖如下圖四所示。為了得到電機轉子的位置、電機轉速、電流等信息作為反應，首先需求收集電機相電流，對其進行一系列的數學變換和預算算法后得到解耦了的易用控制的反應量。然后，依據反應量與目標值的誤差進行動態調整，最終輸出3相正弦波驅動電機轉動。
圖四：無傳感器FOC矢量控制框圖
FOC依照電機有無傳感器來區分可以分為有傳感器FOC和無傳感器FOC。
關于有傳感器FOC，因為電機的傳感器（一般為霍爾傳感器或編碼器等）能反應電機轉子的位置信息，因而在控制中可以不運用位置估算算法，控制起來相對無傳感器FOC簡單，可是對帶傳感器的電機使用來說，往往對控制功能要求較高。
關于無傳感器FOC，因為電機不帶任何傳感器，因而不能通過簡單讀取傳感器的測量值來得到電機轉子的位置信息，所以在控制中需求通過收集電機相電流，運用位置估算算法來獲取轉子位置。雖然無感FOC的控制難度較大，可是它可以防止傳感器損壞的危險，而且省去了傳感器的本錢，一起簡化了電機與驅動板之間的布線。現在，無感FOC多使用在風機、水泵類的場合中。
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