直流无刷电机

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，这对电机制造及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、无刷直流电动机电机特性4、PWM控制技术

1.结构由定子、转子、位置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。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附：电角度和机械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。2.工作原理1）旋转磁场的产生假定电机定子为3相6极，星型连接。转子为一对极。电流方向不同时，产生的磁场方向不同。若绕组的绕线方向一致，当电流从A相绕组流进，从B相绕组流出时，电流在两个绕组中产生的磁动势方向是不同的。6步通电顺序三相绕组通电遵循如下规则：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；通电顺序如下：1.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-6步通宪电顺壶序1.A应+B冈-2.C+训B-3.C+期A-4.B+拜A-5.B+法C-6.A+援C-每步掉磁场烧旋转60度，粘每6步旋丸转磁岔场旋菊转一羞周；每步停仅一逝个绕屈组被容换相华。6步通渗电顺描序随着射磁场缓的旋迁转，伸吸引玻转子漆磁极碧随之创旋转雪。磁场乒顺时屈针旋僚转，看电机屋顺时幕针旋躬转：1→拣2→跌3→松4→针5→乖6磁场化逆时周针旋苦转，厘电机锤顺时烈针旋恨转：6→给5→尸4→淡3→夹2→疾11.A躬+B导-2.C+黄B-3.C+芒A-4.B+交A-5.B+物C-6.A+茂C-2）如首何实先现换秤相？1.A奋+B株-2.C+彩B-3.C+农A-4.B+狱A-5.B+粥C-6.A+顺C-必须笔换相栋才能括实现番磁场初的旋椅转，椒如果锤根据再转子胆磁极样的位奴置换蜓相，棋并在勇换相科时满且足定告子磁解势和励转子顷磁势陕相互疼垂直脆的条昆件，耐就能慌取得路最大删转矩巩。要想衬根据虹转子舞磁极勤的位龙置换斯相，打换相菠时就溪必须做知道系转子西的位寻置，批但并拳不需伯要连反续的止位置苦信息痰，只速要知势道换红相点掉的位泰置即盟可。在BL尿DC中，躺一般怒采用3个开扭关型报霍尔乔传感盟器测菊量转征子的宾位置吐。由趣其输逆出的3位二覆进制江编码领去控圈制逆旧变器其中6个功店率管沃的导斯通实爷现换慈相。开关谣型霍辉尔传姜感器霍尔组元件+信号邪处理风电路=霍尔终传感屋器利用磨霍尔怎效应务，当麻施加达的磁苍场达有到“善动作讨点”支时，OC门输航出低耐电压悄，称饱这种炕状态逮为“舱开”;当施蜓加磁已场达芳到“肯释放永点”侮使OC门输买出高绒电压斑，称卸其为树“关亡”基于周这个棍原理兄，可陵制成私接近锦开关堡。如果酒将一软只霍照尔传或感器愉安装原在靠动近转等子的搁位置域，当N极逐谨渐靠危近霍德尔传佩感器全即磁孙感应值强度辨达到收一定进值时企，其蠢输出廉是导粱通状铺态；当N极逐醋渐离骂开霍株尔传晕感器辜、磁谨感应挖强度僚逐渐辫减小冻时，侦其输立出仍华然保组持导印通状谊态；畅只有太磁场合转变机为S极并雄达到贫一定晶值时壳，其荡输出畅才翻衡转为较截止禾状态烈。在S-升N交替忠变化扬磁场晒下，挎传感惩器输邀出波们形占腹高、素低电康平各狐占50巩%。如果基转子仗是一凝对极架，则曲电机饱旋转谋一周荷霍尔市传感贫器输李出一著个周部期的歪电压峡波形兔，如艇果转风子是毅两对氧极，忆则输慎出两树个周绩期的亚电压努波形舰。直流浴无刷絮电机咳中一酬般安盯装3个霍比尔传牢感器圣，间树隔12煌0度或60度按拾圆周呜分布匙。如果状间隔12发0度，蒸则3个霍塌尔传蛇感器彼的输斯出波束形相脱差12造0度电偶角度金；输出赤信号中中高让、低穴电平芒各占18脱0度电搏角度良。如果壶规定刊输出渠信号烦高电螺平为沃“1”，低筐电平怎为“0”，则寺输出宪的三呜个信售号可忧用3位二吹进制利编码猛表示矛。10亩0延0隆00洁00壳1粪0联11索11沈1庭1苦10盘10滚0肿0巡寿00累00躬1衬0榆11毯11匠1设1量10如果叫间隔60度，锡则输遮出波沸形相压差60度电恨角度袍。间隔12启0度与60度的柳二进术制编辟码是顽不同衡的。例：德假定治定子赶绕组扩为3相，瞒转子抹为2对极朝，3个霍系尔传勾感器配间隔60度按遗圆周悦分布醋，由6只晶互体管猾组成殖的桥味式电仓路给蛋电机怨供电神，分芹析其塘换相算过程蒸。从霍绒尔传孙感器公输出移的二凯进制缓编码币控制6个功树率管慕的导羞通，游可由雷逻辑吼电路锯实现锅，也读可由旨软件雷编程谣实现。1.库A+伍C-合2.博A+贤B-莲3.愈C+碌B谢-输4炎.C驶+A晃-闻5.前B+块A-粥6同.芦B+寸C-1.A+瞒B-2.A丸+C暮-3.B+挡C-4.B+鹿A-5.C竟+驳A-6.C菊+B决-每相旧绕组预中电部流是饮正负合交替挂的由逆肚变器阻提供拴与电抢动势唉严格椅同相排的方炼波电闭流直流纯有刷纺电机睁绕组柳中的遗电流筹实际冻上也慈是正负蜻交替帆的，只佩是从扮电刷贵外部紧看电酷流是途单方鱼向的子。直流湿有刷掉电机志通过旁换向宅机构促换向酬，直土流无杜刷电谦机通门过霍蹲尔开双关及棕逆变扔器换断相。3）如疾何实聋现力贺矩的牛控制捷？按照嘱电机生统一菠规律辅，必地须保哲证θs盘-θ嗓r为90度，凳才能魔取得驻最大厚转矩至。因旋默转磁妹场是60度增盛量，窄看来扔无法牢实现视这个渴关系歼。但通付过适封当的危安排手可实疫现平痛均90度的迟关系兵。如果摸每一邮步都景使离悠转子倚磁极12作0度的摔定子钱磁势惭所对库应的昂绕组喘导通叛，并急且当两转子浅转过60度后肚换相升，如墨此重移复每直一步讽，则潜可使卧定子给磁势的与转仔子磁便势相挡差60兄-1禾20度，达平均90度。BL府DC电机每一大个定纪子绕匀组回阳路与DC电机着电枢度回路货是类歇似的味。但其蛛电压伴和电或流都童是在兔每半事个电石周期兰中仅识导通12鸡0度。电机济制作间时保沟证其寄绕组仁内反逃电势植为梯讨形波逢，但鸦平顶侵部分珠与电霉压和呈电流丧同时伏出现浩，其预极性切也与昏电压舟和电各流一绳致。从功帜率平疤衡的护角度草考虑Tω=Ea胁Ia喷+E堪bI划b+封Ec卷Ic又因极为E=Ke误ω,且在嘴所有非的时幕间都堆有两娇相绕食组流巷过相面同电委流，T=表2K畏eI室a可见条，力闲矩与短定子禁绕组筋电流排成正丙比，瞒改变眨电流棚即改罢变力艳矩。力矩稍的波壳动换相牙转矩蒸脉动胳：每次院换向雾时，吼由于店绕组夸电感镜的作腰用电宫流不级能突题变，旱电流惰的过述渡过支程弄产稿生力境矩波致动。由于云转矩灾存在蔽波动尺，限盒制了崇它在吼高精劝度的注速度滤、位必置控根制系笨统中毅的应蛮用。4）如益何实时现速茂度的挡控制闷？改变安定子泥绕组肚电压孔的幅劈燕值即艳能改筑变电筐机速纹度。3、电淡机特叨性在BL宪DC电机敌中，瓜力矩沿正比婶于电接流，枝速度脸正比圾于电勉压，豪反电飘势正晒比于惯电机足转速震，因芳此其汗控制麻特性色与机者械特制性均窗与直叫流电该机基倍本相秘同。BL培DC电机虽的机想械特状性曲甘线在连嚷续工兄作区箭，电膨机可累被加格载直置至额勿定转胞矩Tr婶.在电咱机起敬停阶武段，仙需要助额外再的力暖矩克横服负友载惯旗性。居这时锐可使董其短胀时工猎作在瓜短时摇工作虹区，党只要缸其不掠超过替电机批峰值红力矩Tp且在址特性惊曲线章之内芹即可波。4、PW澡M控制骑技术为了贞使BL困DC电机时速度掉可变摩，必凭须在是绕组泥的两变端加砖可变踢电压杰。利用PW耕M控制继技术动，通扫过控姥制PW交M信号妻的不皇同占搅空比欲，则劣绕组业上平顿均电缝压可学以被墓控制捏，从校而控朽制电劝机转按速。在控壁制系饿统中叠采用DS诱P或单伞片机聚时，背可利弦用器括件中裁的PW央M产生释模块录产生PW困M波形横。根据脚转速梳要求教设定廉占空盐比，拖然后玩输出6路PW踏M信号引，加贤到6个功括率管观上。以ds赤PI辫C3犹0F谅20损10单片浆机为弯例：ds陕PI它C3姑0F导20摊10的PW嫁M模块当下车桥臂搭的功期率管崭由导什通到查关断胃时，断上桥阶臂的掏功率柔管延促时一谜段时粘间再龄由关旨断到惊导通惊，以论防止叛桥臂娇直通碧。这个槽延时未时间扛称为”死区”。死区线可通雷过编虏程改情变。MC钱PW肌M的PW酸M时基剧模块谦中有锈一个冶专用有的16位PT酷MR计数笼器和茶一个PT廊PE洁R数字晚寄存售器，PT批MR对定絮时时冤钟计帽数，PT罪PE炭R中置青入的瘦数字忘确定拆了PW疤M信号敞的周碰期。PT欣MR计数肥器启咳动计去数后水，其迹计数震值与PT禾PE燃R中置它入的蝇数字厕值比显较，汁两者却一致懒时，番就输疤出一赤个周廉期的PW他M信号登。改甚变PT业PE增R的值艇，就润可以帐方便弱的改惰变计月数的郊周期夺，这及样就腰可以改变PW尘M波形庆的频氧率。PW网M发生虑器#中PD衡C数字序寄存匆器中强置入需的数歼字确怖定了PW刺M信号述的占牵空比贷。比滥较器谋将设订定的梯比较项值PD掌C*悟:与PT援MR计数欲值相缓比较懂，产咬生PW客M波形窑的跳叠变。滤只要饼实时内改变喉比较驼器的率值，萍就可离以改展变单开位周虑期内谋高电节平或锅者低商电平酒的脉腔冲宽扰度，产生天占空汗比可粉调的PW欠M波形。通过赠占空奶比比裤较产鸣生的谢三个顽输出颜将被卡分别驼传输祥给死欣区置草入及尼输出趁寄存森器，销可以影在高棒电平某变低规与低钱电平紫变高鲁之间望插入货一段精死区扭。以尘防止提输出璃驱动胃器发赢生意价外的宋直通灭现象计。特殊族函数功寄存启器OV吃DC绘ON响D中的顷各位映直届接控浆制6个PW球M输出规通道趣。当柔位为1时，暗已建抖立的名占空疗比信饭号出阵现在旦该位找所对螺应的肥输出旬通道兽上，罩当位华为0时，咬其输吉出被碌禁止妻。OV均DC充ON辩D寄存时器的丝式值由意霍尔将传感还器输枝出的虏二进游制编舌码绕被组通桶电顺距序决袄定。A