电机控制 第四章

1、1电机控制北京邮电大学自动化学院北京邮电大学自动化学院叶叶 平平 Email: Ping.YEEmail: Ping.YE Tel: 62282571 Tel: 622825712期中考试安排：4月24日，周日，下午5、6节，教3-317。3第四章永磁无刷直流电机 基本结构和工作原理运行特性控制方法逆变器结构4无刷直流电机内部结构示意图56电磁式位置传感器利用电磁效应电磁效应来测量转子位置定、转子磁芯均由高频导磁高频导磁材料材料制成。定子由磁芯、高频励磁绕组和输出绕组组成。特点：机械强度较高强度较高，可经受较大的震动冲击，且输出信号较大；但是输出信号为交流，需要整流；笨重复杂笨重复杂。转子位置

2、传感器7光电式位置传感器 利用光电效应进行工作，由发光二极管、光敏接收元件、遮光板组成。 特点：轻便可靠，安装精度高，调整方便，获得广泛的应用。89磁敏式位置传感器霍尔元件磁场方向B与电流I垂直时，霍尔电动势E为：HEK I B因此，当转子的磁场强度大小和方向随着转子的位置不同而发生变化时，霍尔元器件输出的霍尔电动势的大小和相位随转子位置而发生变化，从而起到检测转子位置的作用。霍尔效应1011磁敏式位置传感器利用霍尔效应霍尔效应进行工作的，所组成的位置检测器由永磁检测转子永磁检测转子和多只空间均布的磁敏元件多只空间均布的磁敏元件构成。特点：结构简单，体积小，但是对环境和工作温度有一定限制；在永

3、磁无刷直流电机永磁无刷直流电机中应用较多。12无刷直流电机内部结构示意图13问题的提出直流电机虽然具有优良的调速和起动特性，但由于存在电刷电刷和换向器换向器，需要经常性维护，并且会产生火花和电磁干扰，限制了它的应用范围。近年发展起来的无刷直流电机就是为了克服换向器和电刷的滑动接触而发展起来的新型直流电机。14无刷直流电机工作原理定子产生固定的磁场，磁极静止电枢在转子上，电枢旋转；采用换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向FFU+NSIIEE有刷直流电机工作原理15转子为永磁体；电枢在定子上，电枢静止通过定子电枢各相绕组不断地换相通电，使得定子的磁场随着转子的位置不断变化16采用功率电子开关管

4、和位置传感器代替电刷和换向器。17电磁式位置传感器光电式位置传感器磁敏式位置传感器18无刷直流电机工作原理一相导通星形三相三状态H1受光，V1导通，A相流过电流，产生磁势Fa；电流路径：电源正极A相绕组V1管电源负极。电机顺时针转过120度后，H1被遮光，H2受光，V1关断，V2导通，B相绕组通入电流，产生磁势Fb。19转子每转过转过120度度，功率管换流换流一次，定子磁场状态就改变一次，电机有三个磁状态。每个功率管导通导通120度度（1/3周期）磁场为跳跃式步进磁场。所产生的电磁转矩为脉动转矩脉动转矩。再转过120度，C相导通。20三角形星形21二相导通星形六状态22a)ZBXCYASNZB

5、XCYASNZBXCYASNZBXCYASNb)c)d)AXBYCZ120O240O360O480O t t t23定子合成磁场仍为跳跃式旋转，步进为60度度，即1/6周期。每转60度，逆变器开关管换流一次，有六个状态。每个功率管导通导通120度度。24三相六状态绕组与开关管导通顺序表252627正、反转控制 有刷电机：改变励磁磁场的极性或电枢电压的极性。 无刷电机：原理相同，但因功率管的单向导电性单向导电性，不能靠简单地改变电源电压极性使电机反转，而是通过改变绕组的通电顺序来改变电机转向。28有两套位置传感器 要改变绕组的通电顺序，就要切换位置传感器的输出信号。一套位置传感器29二相导通方式

6、传感器信号与功率管开关导通逻辑关系3031a)ZBXCYASNZBXCYASNZBXCYASNZBXCYASNb)c)d)AXBYCZ120O240O360O480O t t t3233无刷直流电机运行特性基本物理量有反电势、电枢电流、电磁转矩、转速等。它们的表达式与电机气隙磁场分布、绕组形式密切相关。永磁无刷直流电机有正弦波正弦波和方波方波之分。（电流）34a)ZBXCYASNZBXCYASNZBXCYASNZBXCYASNb)c)d)AXBYCZ120O240O360O480O t t t3536机械特性37无刷直流电机控制方法有位置传感器控制转子位置传感器转子位置传感器替代了电刷，电子换向电路电子换向电路替代了机械式换向器。因此，电子控制系统是永磁无刷直流电机不可缺少的组成部分。3839悬浮驱动悬浮驱动40速度控制 通过脉宽调制（PWM）方法改变电压大小实现速度调节。4142无位置传感器控制无位置传感器控制是指不在无刷直流电机的定子上直接安装位置传感器来检测转子位置,而是通过一个检测电路，从硬件和软件硬件和软件两方面来间接获取转子位置信号。检测得到转子位置信号以后的控制方法，与有位置感器控制方法相