第 2 部分 连接控制器并构建电机的仿真模型

目前给逆变器施加的是恒定直流电压，产生的是恒定速度，如前文所述。我们可以加入合适的控制器以形成闭合回路来调节此电压，如以下模块图所示的 PID 控制器。根据期望速度与测得速度之间的差异，控制器对电压进行调节，使电机转速接近于期望值。图中淡蓝色的模块表示控制算法，浅灰色则表示物理系统组件。

第 3 部分 通过仿真研究电机行为

上一部分介绍的模型记录了速度、电压、电流和转矩等信号。为了研究电机和控制器的行为，现在运行该模型。顶部图用绿色线表示期望速度，用红色线表示测得速度。可以看到，速度以 100 rpm 的增量从 100 上升到 500 rpm。在底部图中，您可以看到控制器如何调节电压，使电机以期望的速度旋转。

通过控制电压提高转速

我们可以很明显地看到，测得速度信号中存在波纹。底部的放大图显示转子何时越过扇区。对比扇区图和速度图，可以清晰地看到，观测到的速度信号波纹与换相之间存在某种关联，因为波纹的重复模式与换相周期一致。

回顾一下换相过程。其中一个相位被拉高或拉低，一个相位保持其当前状态，第三个相位处于打开状态。如果三相电流像下图那样发生突变，我们就不会观测到那种波纹图样。

但在现实中，当驱动相位时，电流不会发生瞬变，需要一定的上升时间。

测得转速信号中的波纹图样（顶部图红色线）、所观测的三相电流（中部图）和转矩（底部图）

如中部图所示，三相电流的上升经过了一段时间，由此导致速度信号产生波纹。但速度不是唯一受影响的信号；在转矩响应中也有波纹，如之前的底部图所示，因为电流和转矩成比例。此转矩波纹是 BLDC 电机梯形控制的主要缺点之一。借助更先进的磁场定向控制（通常用于驱动 PMSM 电机），可以克服梯形控制的一些缺点。