直流无刷电机及其驱动技术69672.ppt

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1、PMSM的问题控制比直流伺服电机要复杂的多；要想实现力矩控制，必须有角位置传感器，以测量d-q坐标系的旋转角；反电势必须是正弦波的，这对电机设计及制造工艺提出了较高的要求。反电势必须是正弦波的才能产生正弦电流3.3无刷直流电动机（BrushlessDirectCurrentMotor,BLDC）1、无刷直流电动机结构2、无刷直流电动机工作原理3、力矩和速度的控制4、PWM控制技术1.结构由定子、转子、检测转子磁极位置的传感器及换相电路组成。定子采用叠片结构并在槽内铺设绕组的方式。定子绕组多采用三相

2、并以星形方式连接。将永磁体贴装在非导磁材料表面或镶嵌在其内构成。大部分BLDC采用表面安装方式。多为2到3对极的。磁性材料多采用具有高磁通密度的稀土材料，如銣铁硼等结构上BLDC与PMSM有些相似，但有两点不同：BLDC的转子磁极经专门的磁路设计，可获得梯形波的气隙磁场。而PMSM的气隙磁场是正弦波的。BLDC的定子绕组结构使之产生的反电势是梯形波的。而PMSM绕组结构产生正弦型的反电势。PMSM定子绕组产生正弦型的反电势BLDC的定子绕组产生的反电势是梯形波2.工作原理1）旋转磁场如何产生？BL

3、DC本质上是一种同步电机，即定子绕组通电产生旋转磁场，吸引转子磁极与之对准，产生轴的运动。假定电机定子为3相6极，相对应极的两个绕组首尾相接组成一相绕组，3相绕组星型连接。当电流流过流过两个绕线方向相同的铁芯线圈时，电流方向不同，产生的磁场方向也不同。假如电流从A相绕组流进，从B相绕组流出，A相绕组产生从COM端指向A端的磁势，B相绕组产生从B端指向COM端的磁势。F6步通电顺序为产生旋转磁场，三相绕组按按如下规则通电：每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通；通电顺序为：

4、1.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-每步仅一个绕组被换相。每步磁场旋转60度，每6步旋转磁场旋转一周。随着磁场的旋转，吸引转子磁极随之旋转。磁场顺时针旋转，电机顺时针旋转：1→2→3→4→5→6磁场逆时针旋转，电机逆时针旋转：6→5→4→3→2→11.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-2）如何实现换相？1.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-必须换相才能实现磁场的旋转。在无刷电机中，根据转子磁极的

5、位置实现换相。要想根据转子磁极的位置换相，就必须知道转子磁极的位置。并不需要连续的位置信息，仅知道换相点的位置即可。在BLDC中，一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置。由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。开关型霍尔传感器霍尔元件+信号处理电路=霍尔传感器利用霍尔效应，当施加的磁场达到“动作点”时，OC门输出低电压，称这种状态为“开”;当施加磁场达到“释放点”使OC门输出高电压，称其为“关”施密特触发器通过引入“磁场门限”消除振荡现象。如果将一只霍尔传感器安装在靠近

6、转子的位置，当转子N极靠近霍尔传感器即磁感应强度达到一定值时，其输出是导通状态；导通状态保持直到电机旋转使得S极靠近霍尔传感器并达到一定值时，其输出才翻转为截止状态。在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各占50%。如果转子是一对极，则电机旋转一周霍尔传感器输出一个周期的电压波形，如果转子是两对极，则输出两个周期的电压波形。无刷电机中霍尔传感器输出波形及编码霍尔传感器间隔120度时的输出波形及编码直流无刷电机中一般安装3个霍尔传感器，间隔120度或60度按圆周分布。如果间隔120度，则

7、3个霍尔传感器的输出波形相差120度转子旋转180度后转子磁极极性转换，因此输出信号中高、低电平各占180度。如果规定输出信号高电平为“1”，低电平为“0”，则输出的三个信号可用3位二进制编码表示。每60度编码改变一次。霍尔传感器间隔60度时的输出波形及编码如果3个霍尔开关间隔60度，则输出波形相差60度电角度。间隔120度与60度的二进制编码是不同的。但也是每60度电角度，编码改变一次，输出信号中高、低电平各占180度。111110100000001011111110ABC多对转子磁极时霍尔传感

8、器的输出波形及编码当转子为两对磁极时，如转子旋转一周即360度机械角度时霍尔传感器输出两个周波即720度电角度。机械角度是指电机转子的旋转角度,由Θm表示；电角度是指磁场的旋转角度，由Θe表示。当转子为一对极时，Θm=Θe；当转子为n对极时，Θe=nΘm。例如，所示的BLDC电机转子有两对磁极，3个霍尔开关间隔60度。两周电气旋转对应于一周机械旋转。每60度电角度编码改变一次。输出信号中高、低电平各占180度。换相过程假定定子绕组为3相，转子为2对极，3个霍尔传感器间隔60度按圆周