無刷直流電機（Brushless DC Motor, BLDCM）因其結構簡單、功率密度高、壽命長等優點，被廣泛地應用於新能源汽車、醫療器械、航空航天等領域。方波電流驅動方式憑藉著實現簡單、經濟可靠等優點，在無刷直流電機控制系統中得到廣泛應用，但是由於非理想反電動勢的作用以及繞組電感的存在，使無刷直流電機在運行過程中普遍存在較大轉矩脈動，其中換相轉矩脈動最為嚴重，最大可達約50%的平均轉矩，嚴重製約了其在高精度場合的推廣和應用。
國內外相關學者針對如何有效抑制無刷直流電機的轉矩脈動進行了大量研究，主要從優化電機本體設計和優化控制策略兩方面出發來抑制無刷直流電機的轉矩脈動。其中基於優化控制策略的措施主要包括換相期間與非換相期間採用不同的調製策略、在逆變器前端添加輔助電路等，其主要思想是平衡換相期間開通/關斷相電流的變化速率，維持非換相相電流穩定。此外將直接轉矩控制方法應用到無刷直流電機的控制系統中，也能夠取得良好的轉矩脈動抑制效果。
無刷直流電機控制系統的主電路一般採用三相電壓型逆變器，除方波電流驅動方式外，在不改變逆變器拓撲結構的前提下，也可以採用三相導通方式驅動電機運行。具體選用何種驅動方式主要由無刷直流電機需要的性能決定。越來越多的研究發現，三相導通方式不僅不存在換相問題，而且在改善電機運行性能方面同樣具備優勢。為了避免複雜的復指數分解，一些學者提出從矢量的角度對無刷直流電機的運行過程進行分析。
考慮到傳統的3s/2r坐標變換無法得到無刷直流電機的轉子磁場定向等效模型，燕山大學電力電子節能與傳動控制河北省重點實驗室的李珍國、王鵬磊、孫啟航、賈益丞，在2022年第22期《電工技術學報》上撰文，提出一種基於逐相旋轉坐標變換的轉子磁場定向方法，即對每相轉子磁鏈逐一進行旋轉坐標變換得到各相繞組的轉子磁場定向等效模型，再以功率守恆為原則進行三相合成，得到無刷直流電機轉子磁場定向等效模型。
據介紹，這種基於逐相旋轉坐標變換的無刷直流電機轉子磁場定向瞬時轉矩控制技術，針對非正弦的三相轉子磁鏈，通過對每相繞組單獨進行旋轉坐標變換，再以功率守恆為原則進行三相合成，可獲得無刷直流電機轉子磁場定向dq旋轉坐標系下的等效模型；轉子磁場定向dq旋轉坐標系下，能夠做到d、q兩軸之間的轉矩解耦。其中，q軸電流用於實現恆定瞬時轉矩控制；d軸電流可用於實現其他控制目標，如無增磁/去磁的電樞反應等。
研究人員指出，該控制技術不存在換相過程和狀態切換，不需要添加額外的硬體電路，具有較強的實用性和靈活性。
本文編自2022年第22期《電工技術學報》，論文標題為「基於逐相旋轉坐標變換的無刷直流電機轉子磁場定向瞬時轉矩控制技術」。本課題得到國家自然科學基金資助項目的支持。