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随着社会的发展，近些年来电力电子技术、微电子技术、微型计算机技术、稀土永磁材料、传感器技术与电机控制理论的快速发展，使得交流驱动技术逐渐成熟。相比于现有串励或者并励有刷直流电机驱动系统，永磁无刷电机拥有功率密度大、体积小、效率高、结构简单牢固、易于维护等优点，且采用永磁无刷电机作为驱动元件的电动汽车驱动系统运行和维护成本较低；采用全数字化和模块化结构设计，使得驱动器接口灵活，控制能力更强，操作更加舒适；应用能量回馈制动技术，可以减少刹车片的磨损，同时又增加汽车续驶里程。因此本文对永磁无刷电机做一些简单的介绍，以便大家更好的了解。
首先通过比较分析永磁无刷电机的方波控制方式和正弦波控制方式的特点，选择了方波电流控制方式作为本电机驱动系统的驱动方案，然后详细分析了永磁无刷电机的四象限运行控制方法以及半桥式能量回馈制动方式，介绍了整个控制系统的硬件部分的设计，最后给出了相关仿真和实验结果说明控制系统性能。
永磁无刷电机方波电流控制方案更符合国情
统的永磁无刷电机理论认为，永磁无刷电机根据反电势波形不同，可分为具有梯形波反电势的无刷直流电机（BLDC）和正弦波反电势的永磁同步电机（PMSM）。本节所讨论的内容则主要从控制策略出发，针对三相正弦波反电势的永磁无刷电机的方波电流控制方式和正弦波电流控制方式（矢量控制）进行比较分析，从而作为选定控制系统设计方案的依据。
永磁无刷电机控制系统硬件结构主要由永磁无刷电机、三相逆变器、驱动电路、微控制器、电流传感器、位置传感器以及相应的接口电路组成。对于方波电流控制方式，一般采用"六拍换相"， 两两导通和以及上管调制，下管恒通的全波控制方法，加上电流闭环以及能量回馈制动策略从而实现驱动系统四象限运行，除了电流传感器外，其还需要低成本的离散霍尔转子位置信号传感器来获得转子位置信号。
而对于正弦波电流控制方式，软件算法相比方波控制就要复杂一些，但能获得平滑的转矩输出性能，其需要利用矢量控制策略，通过空间矢量脉宽调制技术（SVPWM），直轴和交轴两个电流闭环控制，来实现根据永磁转子磁场位置定向和力矩电流的解耦控制，所以电机上必须要安装能反映连续且拥有较高分辨率的转子位置信号传感器。工业伺服上常用的位置传感器主要有绝对式和增量式光电编码器，旋转变压器，线性霍尔或者磁编码器。应用在电动汽车驱动上，要求位置传感器绝缘等级高，结构牢固，具有很强的环境适应能力和抗震能力，目前旋转变压器应用较多。
通过以上比较分析可知，永磁无刷电机方波电流控制方案和正弦波电流控制方案主要硬件差别在于位置传感器上，而软件算法上正弦波控制略为复杂，但力矩控制性能更好。根据目前国内电动汽车的市场状况和产业发展的技术现状，本文采用方波电流控制方式，以电流闭环和能量回馈制动的四象限运行控制为基础来对永磁无刷电机控制器进行设计。
电机在第四象限运行的细枝末节
用四象限来描述电机的运行状态一般是指以电机输出力矩为Y轴，运行方向为X轴，通过两个正交的坐标轴把平面分为四个象限来分别表示电机的四个运行状态：
（1）正转电动运行；
（2）反转能量回馈制动运行；
（3）反转电动状态；
（4）正转能量回馈制动运行。
针对电动汽车驱动的特点，其主要运行于第一象限的前进驱动状态和第四象限的正转能量回馈制动运行状态。第四象限起到辅助制动和回收能量给动力蓄电池充电的作用，对于第三象限主要是指汽车倒车运行，一般设有倒车速度限制，所以第二象限反转能量回馈制动运行的作用较小。对于实现第一、三象限运行中，只需应用正向和反向的功率管导通驱动序列即可，所以本节的重点在于讨论电动车驱动电机位于第四象限正转能量回馈制动运行的技术细节。
