BLDC驱动中级篇：恒转矩、恒转速和恒功率控制

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前言：

做BLDC驱动，学会怎么启动BLDC之后，下一步就得学习怎么控制BLDC。常见控制BLDC的方法包括：恒转矩、恒转速和恒功率控制。本文就对"三恒"控制理论做简要梳理。

1. 恒转矩控制的理论

恒转矩，就是保持电机转动力矩恒定不变。

负载特性如下：

（1）负载增加，转速会下降，电流会增加。

（2）负载减小，转速会上升，电流会减小。

看到这里，细心的同学立马反应过来：这不就是保持PWM占空比不变吗？是的，就是这么简单。

PWM占空比保持不变，转矩就一定恒定了吗？答案当然是否定的。根据《BLDC驱动基础篇：在六步换相法中，转矩为什么会波动》文中内容，我们知道在六步换相法中，转矩一定是波动的。因此，BLDC恒转矩，其实只能做到近似恒定不变。从宏观上看，转矩几乎不变；但从微观上看，转矩无时无刻不在波动。

有同学就会问，既然如此，那么BLDC恒转矩控制有什么用？电机应用产品千千万，各种要求都不同。比如，电动扳手，只要扳机压下，就要求以最快速度拧紧或拧松螺钉。即，要求以最快速度增加PWM占空比到100%，并保持恒定不变，即恒最大转矩控制。

2. 恒转速控制的理论

恒转速，就是保持电机转速恒定不变。

负载特性如下：

（1）负载增加，转速不变，电流会增加；

（2）负载减小，转速不变，电流会减小。

恒转速控制，只关心转速，其他都不关心。转速增加，减小PWM占空比；转速减小，增大PWM占空比。

怎么减小和增加PWM占空比呢？没错，使用PID算法（以后会写文说明），称为速度PID。

恒转速控制有什么用？比如，一款额定3000RPM的电锤，要求在空载和带载工作时，转速都保持在2000RPM。因电锤负载大小是动态变化的，负载变化会导致转速变化，这就需要不断调整PWM占空比，保持转速稳定在2000RPM。

3. 恒功率控制的理论

恒功率，就是保持电源输出功率恒定不变。

负载特性如下：

（1）负载增加，转速会减小，(电压*电流)不变；

（2）负载减小，转速会增大，(电压*电流)不变。

恒功率控制，只关心电源输出功率，其他都不关心。输出功率增加，减小PWM占空比；输出功率减小，增大PWM占空比。

同样，减小和增加PWM占空比也是使用PID算法，称为电流PID。

恒功率控制有什么用？常见恒功率控制产品为吸尘器。为了保持单位时间吸风量恒定，就需要保持电源输出功率恒定。比如，在某PWM占空比控制下，当吸风口被部分遮挡后，等效于电机负载减小，此时，电机转速会上升，电流会减小。

如果使用恒转速控制，那么会通过降低PWM占空比，降低电机转速，最终会导致单位时间吸风量减少。事与愿违，不可取。

如果使用恒功率控制，那么因电流减小，导致输出功率减小，所以会增加PWM占空比，增加电机转速，最终达到单位时间吸风量恒定的目的。如愿以偿，可取。

小结：

（1）理解恒转矩、恒转速和恒功率的负载特性，为后续PID调试打下基础。

（2）“三恒”将永伴你的BLDC驱动之旅，如影随形，请理解、掌握并爱上他。

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