无刷直流电机控制的奥秘
如图1所示，无刷直流电机的控制电路巧妙地运用IGBT，通过精准的PWM、SPWM或SVPWM信号，驱动定子绕组，产生理想的电流。通过传感器，我们不仅能实时获取转子位置，即转速信息，它既是速度控制环的反馈，也是实现MTPA或Id=0等高级控制策略的关键，为我们揭示了电机运行的微妙角度动态。
外特性揭示的界限
当我们把转速作为横轴，转矩作为纵轴，恒定电压下的无刷直流电机外特性如图2所示。这条曲线并非简单理论，而是通过精心计算得出的实测结果，它标志着电机的运行极限。值得注意的是，这条曲线并非虚设，它清晰地划定了电机可运行的边界，以往的经验往往忽略了这一至关重要的信息，而现实却无情地揭示了它的存在。
正弦波驱动下的特性对比
图3中的永磁同步电机在基速以下表现出恒转矩特性，即电流恒定，定子铜耗恒定。由于在保证温升稳定的前提下，电流的恒定确保了转矩的恒定，这在压缩机行业中尤其重要。
理论与实际的交点
在基速以下，无刷直流电机的理论曲线与恒定电流产生恒定转矩的曲线交汇，如图4所示。这提示我们，若在基速以上不采用弱磁控制，转矩曲线将呈现出明显的下垂趋势，现实中的运行范围并非无限制。
限制与匹配的复杂性
尽管我们通常会受限于更小的子集，如电机的实际运行范围，但在伺服领域，理论性能尤为重要。一款产品在实际应用中的问题揭示了电机理论运行区域的重要性，如图6所示的特性曲线，它反映了电机在负载匹配上的局限。
电机性能的差异与选择
以代号46n和34n的电机为例，尽管它们尺寸相同，但通过匝数和线径的差异，性能各有侧重。46n电机在低速下提供大扭矩，而34n在高速下则有大扭矩输出。关键在于负载匹配，如图7所示，控制器输出电流固定时，电机的外特性曲线揭示了它们的特性差异。
总结与启示
电机的运行并非无限可能，而是受限于理论最大转矩的理论边界（1）。实际应用中，电流限制（2）常常迫使电机运行在最大曲线以下。单纯依靠电机的运行曲线已经无法满足负载匹配，需要从机电一体化的视角，考虑系统的整体输出特性（3）。