让我们考察一下无刷电机的电流波形。在理想情况下无刷直流电动机的反电动势为梯形波，当采用方波驱动方式时，电流应为方波电流。实际上，如图12-16给出一台无刷电机的相电流示波图，电流波形并非方波，并有较大尖峰。其主要原因是由于绕组反电动势并非理想梯形波，并且由于电感的存在电流变化有一个过渡过程。对实测电流这样的波形解析如下。

以三相120°导通六状态工作为例，在任一个通电状态角60°下（例如在A/B通电状态），当忽略绕组电感时，两相绕组反电动势e，电机电流i和外加电压U有如下简单关系：

式中，R为一相电阻。如果反电动势不是平顶波，而是接近正弦波，或者说有尖顶的波形时（相当多的无刷直流电动机是这种情况），由上式，可得到电流波形如图12-15细线所示。在60°导通范围内，电流波形出现前后高而中部低的形状。实际上考虑电感的存在，电流将会如图的粗线所示，前沿电流上升需要时间使前部电流的峰值有所下降，但后部的尖峰依然存在。显然，电流后部尖峰大小程度与反电动势顶部波形有关。如果反电动势是平顶波，而且平顶宽度大于状态角，电流后部尖峰不存在。如果反电动势平顶宽度越小，电流后部尖峰就越大。图中粗线还显示下一个60°状态角（A/C通电状态）的电流，得到在120°范围内流过A相绕组的完整电流波形。

实际的电流波形存在尖峰，电流波动又引起转矩波动，产生电机的振动和噪声。过大的电流尖峰还对功率开关器件造成威胁。电流尖峰越大，电机电流平均值和有效值差距越大，绕组损耗增加，效率降低。

电流后部尖峰还和状态角大小有关，状态角越大则电流后部尖峰可能越大。例如，三相无刷直流电动机采用非桥式电路120°导通三状态工作方式时，状态角增加到120°。电流后部尖峰将会明显增大。其电流波动和转矩波动比六拍工作方式要大许多。

图12-15 三相无刷电机的电流波形示意图(www.daowen.com)

图12-16 某电机的相电流示波图

再看单相无刷直流电机情况，它只有两个状态，状态角为180°，在每个状态角接近结束时段相绕组反电动势接近于零，所以此时的相电流出现相当大的尖峰。这是单相无刷直流电机产生电流脉动和转矩波动，振动和噪声的主要原因之一。如果我们采用提前关断控制方式，使每个状态实际的导通角小于180°，导通提前结束，相电流尖峰将降低。这有利于降低电机的振动和噪声。另一方面，设定子磁动势矢量F与转子磁通矢量Φ之间的夹角为θ，电机的瞬时电磁转矩T_em正比sinθ：

T_em≡FΦsinθ

在状态角接近结束时段夹角θ已经比较小，此时电流产生的转矩的作用已很小，即此时的转矩系数很小。所以提前关断控制对电机的平均转矩影响不大。由于平均电流有所减小，使单位平均电流产生转矩的作用反而增加，从而使电机的效率有所提高。参考文献[16]给出了这样的例子。该例中的电机采取提前24°关断，即每个状态只导通156°，结果其A计权噪声从原来的57.8dB降低到45.2dB，最高效率从61.1%提高到74.9%。

再来看一个多相电机的例子。五相无刷电机，但按4相十拍方式工作时，每相连续导通角度为144°，大于一般三相电机的120°。状态角为72°，大于一般三相电机的60°。因此在每个状态接近结束时段，绕组反电动势已经大为降低，电流波形向上较快上翘，出现较大的电流尖峰，产生较大噪声。将五相无刷电机采用提前关断控制方式，使电流尖峰有所降低，降低电机的振动和噪声，并改善了电机的效率。

提前关断控制通过控制软件实现，由预计下一个换相点和当时的转速计算出需要的提前时间，决定提前关断时刻。显然，也可采用超前角控制技术，对每个状态角来说，适当的超前换相，在保持原有导通角不变情况下，关断自然提前了。适当的超前换相，还有利于提升电机转矩。