第1章无刷直流电机ppt课件.ppt

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1、特种电机及其控制1第1章无刷直流电动机及其控制系统PermanentMagnetBrushlessDCMotors(PMBLDCMs)特种电机及其控制2永磁电机0.1永磁材料什么是永磁材料？0.1.1永磁材料的特性0.1.2常见的永磁材料特种电机及其控制3特种电机及其控制4特种电机及其控制5特种电机及其控制60.1.3退磁曲线什么是退磁曲线？什么是磁能积？0.1.4回复线特种电机及其控制70.2永磁电机分类0.2.1永磁同步电机正弦波驱动永磁同步电机，一般简称为永磁同步电机。方波驱动永磁同步电机，即无刷直流电机。直流永磁电机交流永磁电机特种电机及其控制81无刷直流电动机系统1

2、.1基本组成无刷直流电机构成框图特种电机及其控制9无刷直流电动机结构(a)结构示意图(b)定转子实际结构1.电动机本体特种电机及其控制10表面式磁极嵌入式磁极环形磁极内转子结构形式特种电机及其控制11实际电机结构示意图外转子无刷直流电动机特种电机及其控制12特种电机及其控制132.逆变器b)四相半桥主电路a)三相半桥主电路1)非桥式（半桥式）——半控型特种电机及其控制142.逆变器2)桥式——全控型c)星形联结三相桥式主电路特种电机及其控制152.逆变器d)三角形联结三相桥式主电路2)桥式——全控型特种电机及其控制162.逆变器2)桥式——全控型e)正交两相全控型主电路特种电机

3、及其控制172.逆变器2)桥式——全控型f)封闭形联结四相桥式主电路特种电机及其控制18主电路选择原则绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小电路成本：相数越多，电路成本越高星形联接三相桥式主电路应用最多特种电机及其控制193.位置检测器位置检测器有位置传感器检测无位置传感器检测磁敏式光电式电磁式接近开关式正余弦变压器编码器反电动势检测续流二极管工作状态检测定子三次谐波检测瞬时电压方程法特种电机及其控制204.控制器控制器模拟控制系统数字控制系统分立元件加少量集成电路构成的模拟控制系统基于专用集成电路的控制系统数模混合控制系统全数字控制系统控制器是

4、无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服功能的指挥中心特种电机及其控制21永磁无刷直流电机系统图控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕组按一定顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。1.2基本工作原理特种电机及其控制22星形连接三相半桥主电路特种电机及其控制23星形连接三相桥式主电路位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通方式和三三导通方式。特种电机及其控制241.二二导通方式三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的导通规律特种电

5、机及其控制252.三三导通方式三相绕组的反电动势波形及其三三导通方式下的导通规律特种电机及其控制26在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如图所示。旋转磁场在360电角度范围内有三种磁状态，每种磁状态持续120电角度。我们把这种工作方式叫做单相导通星形三相三状态。特种电机及其控制271.2.2星形连接三相桥式主电路位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通方式和三三导通方式。特种电机及其控制281.二二导通方式电机的瞬时电磁转矩可由电枢绕组的电磁功率求得：式中

6、Ea、Eb、Ec———A、B、C三相绕组的反电动势；ia、ib、ic———A、B、C三相绕组的电流；——转子的机械角速度。可见，电磁转矩取决于反电动势的大小。在一定的转速下，如果电流一定，反电动势越大，转矩越大。特种电机及其控制29三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的导通规律特种电机及其控制302.三三导通方式三相绕组的反电动势波形及其三三导通方式下的导通规律特种电机及其控制311.2.3角形连接三相桥式主电路如图所示的角形联结三相桥式主电路的开关管也采用功率MOSFET。与星形联结一样，角形联结的控制方式也有二二导通和三三导通两种。特种电机及其控制321.二二导通方式

7、电枢绕组的反电动势波形及其角形联结二二导通方式的导通规律特种电机及其控制332.三三导通方式电枢绕组的反电动势波形及其角形联结三三导通方式的导通规律特种电机及其控制341.3无刷直流电动机的电枢反应电动机负载时电枢绕组产生的磁场对主磁场的影响称为电枢反应。电枢绕组的合成磁动势变化如下图所示如图所示，电枢磁动势的直轴分量Fad对转子主磁极产生最大去磁作用特种电机及其控制35如图所示，电枢磁动势的直轴分量Fad对转子主磁极产生最大增磁作用。可见，在一个磁状态范围内，电枢磁动势在刚开始为最大去磁，