六步换向两两导通和三三导通的区别2

一、三三导通的不常用

之前检索六步换向的方式都为无刷电机如何换向，也未有文献提到三三导通方式。上午检索三三导通方式，文献也极少，其应用多为BLDCM高频链驱动器。
查看原因：

1. 三三导通可以提高绕组利用率，但容易导致同一相上下臂同时导通（pwm-on等）。换向信号的霍尔位置信号条边沿不重合，现在的霍尔信号仅仅针对二二导通，无法提供三三导通的换向逻辑信号。
2. BLDCM高频链矩阵式逆变器，由于中间高频隔离变压器的作用，上下桥臂在短时间直通也不会损坏开关管。

二、两两导通与三三导通

为了更深刻的理解两两导通和三三导通的，换向区别和电机本身，做了其区别和总结。

1、两两导通的工作原理：

无刷电机一般采用这种方式，理想情况下，每一时刻有两个功率管导通，两相绕组存在电流，第三相悬空失电。每一时刻上桥臂和下桥臂分别仅有一只功率器件导通。

根据两两导通方式非零电压矢量值，得到两两导通的电压矢量图：

2、三三导通的工作原理：

相对于两两导通，无刷电机的三三导通指，开关管在运行周期内导通180度电角度，每60度换相一次，三相绕组同时有电流，没有悬空相。增大了绕组的利用率，减小了转矩脉动，提高了电机输出功率。

三三导通的电压矢量图：

3、两两导通和三三导通的区别：

查阅三三和两两导通方式的区别主要讨论为换相时的转矩脉动。并且还有一种二三导通的控制方式。

基于180_导通模式的无刷直流电动机控制系统研究_周衍：
在对无刷直流电动机120度和180度导通模式的电流换向过程进行了分析基础上，指出:

1. 在低速运行时，无刷直流电动机180度导通模式下不利于缩短电流换向时间，对转矩脉动的抑制效果不如120度导通模式；
2. 在高速情况下，相对于120度导通模式能有效地缩短时间，从而有利于减小转矩脉动。

120度导通模式的换向期间产生转矩脉动的主要原因：
关断相和开通相的电流变化率不相同，导致母线电流脉动。使换向期间转矩不平稳，换向过程中的电流Ia先降为0还是Ib先到达稳态电流。

经过公式推导后可以得到

在不同电压（转速下）的换向时间，可以看到低速状态下，两两导通要比三三导通换相时间短，保证电机的平稳。在高速状态下，三三导通换相时间短，保证电机的平稳。
（换向时间大幅度的增长，电机会出现较大的转矩脉动）。

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无刷直流电机的高频链驱动器研究_王亚林：

右图放大波形图的对比可以得到：

1. 三三导通方式较两两导通方式电磁转矩脉动小一点，且转矩变化率更平滑。
2. 三三导通角速度大于两两导通角速度，那么，在同一点击相同转速下，三三导通的转矩脉动会更小。

即是在低速下，两两导通的转矩脉动比三三导通的要小。
在高速下，三三导通的要比两两导通的转矩脉动小。

一文献指出为什么三三导通不常用：

• 为了获得较大的启动转矩，无刷直流电机常采用二二导通的驱动方式，但是这种驱动方式因为电流换相时会引起非换相相电流的畸变，导致转矩脉动幅值增大，且该导通方式满足不了高性能高精度的要求。

• 三三导通的驱动方式，虽然没有非换相相电流畸变引起的转矩脉动幅值增大的问题，但是在该驱动方式下，电机导通角增大很多，电机理想空载的平均电流也不断增加，且增加的倍数远大于电机阻尼系数的增加量，从而使电机的效率下降，电机的扭力降低，所以该方法并不常用。

并提出了二三导通法简单的直接力矩控制电机的方法

原理是将两两导通法和三三导通法结合起来，两两导通和三三导通的换相相差30度，组合后即变成了12步换向，形成十二个扇区，其导通角度为150度。

扇区划分：

其方式为30度三三导通，30度两两导通。增加换向扇区，转矩响应迅速，也有效的抑制转矩波动。

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1. 导通区间长度

• 两两导通为120度，三三导通为180度。

2. 换相的电流

• 两两导通的电流存在持续的断续状态。
• 三三导通不存在断续状态，而是三相绕组电流方向的改变

3. 优缺点

• 两两导通优点出力大，缺点转矩脉动大。
• 三三导通的优点绕组利用率高，转矩脉动小，转矩变化率平滑。
• 同电源，转速高。缺点为霍尔不能对应，（易上下导通）。

4. 霍尔位置信号

• 三三导通比两两导通提前了30电角度。无法与霍尔信号相对应。
  

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参考文献：
[1] 高频链逆变器驱动无刷直流电机运行研究_李昕[D]
[2] 高频链驱动的无刷直流电机驱动研究_张广[D]
[3] 基于180_导通模式的无刷直流电动机控制系统研究_周衍[J]
[4] 无刷直流电机的高频链驱动器研究_王亚林[D]
[5] BLDCM高频链驱动器的三三换相信号构造及运行_闫朝阳[J]
[6] 基于PIC16F877A的永磁无刷直流电机的控制器设计_王宇鹍
[7] 无刷直流电机转矩脉动抑制措施研究_张勇[J]

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被抛弃的写随笔公众号改写技术文章了，感兴趣的可以关注公众号：王崇卫