chap07永磁无刷直流电机课件

永磁无刷直流电机7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材一、问题的提出直流电动机虽然具有优良的调速和起动特性，但由于存在电刷和换向器，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动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动机。二、无刷直流电动机的工作原理7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材有刷直流电动机工作原理磁极静止，电枢旋转f=IBla，这个力形成电磁转矩根据左手定则，线圈在这个转矩作用下将按逆时针方向旋转当载流导体转过180度后，借助电刷-换向片改变导体中电流方向7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材永磁无刷直流电动机的原理框图7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材电动机本体7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材(a)永磁转子结构型式(a)表面贴装式；(b)内嵌式.1－磁钢；2－铁心

(b)逆变器结构星形三相三状态星形三相六状态7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材星形四相四状态封闭三相六状态转子位置传感器(1)磁敏式位置传感器—霍尔元件7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材转子位置传感器(1)磁敏式位置传感器外形 电路原理 开关特性霍尔集成电路7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材(2)电磁式位置传感器(3)光电式位置传感器7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材A相导通B相导通C相导通转子每转过120度，功率管换流一次，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120度（1/3周期）。磁场为跳跃式步进磁场。因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六状态。7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材二相导通星形六状态7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材定子合成磁场仍为跳跃式旋转，步进为60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（每相绕组）导通120度。V1V6导通 V1V2导通7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材三、运行特性1.基本方程永磁无刷直流电动机的基本物理量有：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。永磁无刷直流电动机有正弦波和方波之分。7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.机械特性7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材机械特性曲线调节特性曲线四、控制方法1.有位置传感器控制转子位置传感器替代了电刷，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。7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.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。2.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，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。7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材A.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。(a)顺时针方向旋转 (b)逆时针方向旋转7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材顺时针方向旋转时，Wa,Wb,Wc输出信号；逆时针方向旋转时，W’a,W’b,W’c输出信号。

正反转控制逻辑图7.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材二相导通方式传感器信号与功率管开关导通逻辑关系正转反转H1H2H3导通管H1H2H3导通管101V1V2101V4V5100V2V3001V3V4110V3V4011V2V3010V4V5010V1V2011V5V6110V6V1001V6V1100V5V67.永磁无刷直流电机普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.无位置传感器控制

无位置传感器控制是指无机械式位置传感器，即不在无刷直流电动机的定子上直接安装位置传感