直流无刷电机与驱动技术.ppt

反电势必须是正弦波的才能产生正弦电流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。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。0101020304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020304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。BLDC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。旋转磁场如何产生？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。F126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：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。STEP1STEP2STEP3STEP4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→1A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-2）如何实现换相？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。无刷电机中霍尔传感器输出波形及编码在S-N交替变化磁场下，传感器输出波形占高、低电平各占50%。如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，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。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。霍尔传感器间隔120度时的输出波形及编码如果间隔120度，则3个霍尔传感器的输出波形相差120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。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。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。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