无刷直流电动机运行原理

无刷直流电动机运行原理第1页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1电动车--电气控制系统内容:电动车电气控制的主要任务及典型构架电机的基本工作原理控制器的主要任务/基本要求/及工作原理无刷控制器和电机的匹配电动车控制器的典型故障分析及排除方法控制器性能的测量和性能评估有刷系统和无刷系统的性能对比第2页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1电动车电气控制的主要任务电动车电气控制的主要任务第3页，课件共66页，创作于2023年2月电动车电气控制的主要任务动力控制、管理(电池/控制器/电机/调速装置)照明/指示灯(转向灯/刹车灯)控制、管理仪表控制、管理2005/1/1第4页，课件共66页，创作于2023年2月系统图片2005/1/1第5页，课件共66页，创作于2023年2月Positionsignal/位置信号Positionsignal/位置信号2005/1/1电机的种类及控制方法BrushedDCmotor/有刷电机HallsensorbrushlessDCmotor/无刷电机（带霍尔位置传感器）SensorlessbrushlessDCmotor/无刷电机（无位置传感器）ACinductionmotor(V/fcontrol)/交流电机MMMMStator:WindingRotor:MagnetBrushandcommutatorRotor:MagnetStator:WindingHallsensorRotor:MagnetStator:WindingRotor:WindingStator:Winding功率驱动控制电路Nopositionsignalfeedback/无位置信号反馈2001/6/14功率驱动功率驱动SinewaveRectangularwaveRectangularwave控制电路控制电路.控制电路功率驱动第6页，课件共66页，创作于2023年2月有刷直流电机的工作原理1电机转动的要素：1、正交磁场2、旋转磁场3、换相机构（机械换相）2005/1/1第7页，课件共66页，创作于2023年2月fNSaTIa有刷直流电机的工作原理22005/1/1第8页，课件共66页，创作于2023年2月Rotor(Armature)WindingsaCommutatorIaArmatureCurrentBrush有刷直流电机的工作原理32005/1/1第9页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1有刷直流电机的工作原理4CommutatorNSN

S(1)Brush(3)+NSNS

SNN

S(2)(4)SNN

S2001/5/25有电刷和换向器，机械方式换相第10页，课件共66页，创作于2023年2月无刷直流电机的工作原理1电机转动的要素：1、正交磁场2、旋转磁场3、换相机构（电子换相）2005/1/1第11页，课件共66页，创作于2023年2月无刷直流电机的工作原理2VDCA+A-B+B-C+C-NSAA’BB’CC’2005/1/1第12页，课件共66页，创作于2023年2月NSAA’BB’CC’NSAA’BB’CC’TNSNS无刷直流电机的工作原理32005/1/1第13页，课件共66页，创作于2023年2月无刷直流电机工作原理4abcabcCzAxyB2005/1/1Mα2HVHUHWUVW

霍尔传感器无换向器电机的直流电动机模型第14页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1无刷直流电机工作原理5有转子位置检测，电子开关换相2001/8/1:Winding/Coil第15页，课件共66页，创作于2023年2月无刷电机的电气连接2005/1/1abcabcY形连接形连接第16页，课件共66页，创作于2023年2月电动车控制器的主要任务/基本要求/工作原理主要任务：驱动电机(向电机提供动力)控制电机的转速(调速)提供辅助性功能：

速度信号/电量信号/过流信号巡航控制/指示/……基本要求:额定工作电压(24V/36V/48V)过流控制(限流—保护电机/电池/控制器)限速控制(安全要求)电池低电压保护(保护电池)_刹车断电(安全要求)…..2005/1/1第17页，课件共66页，创作于2023年2月调速的基本原理1霍尔的基本工作原理逻辑霍尔线性霍尔2005/1/1第18页，课件共66页，创作于2023年2月PWM电压

电机直流供电电压

dVTT调速的基本原理22005/1/1调压调速模式第19页，课件共66页，创作于2023年2月有刷控制器系统框图霍尔转把调速把手供电电路预驱动电路电流采样PWM生成/调制电路M功率输出电路2E72GA2E72GSSAC2E72GSSAC直流有刷电机电池组2005/1/1第20页，课件共66页，创作于2023年2月有刷控制器典型应用图12005/1/1第21页，课件共66页，创作于2023年2月1+1智能有刷控制器典型应用图22005/1/1第22页，课件共66页，创作于2023年2月无刷控制器系统框图霍尔转把调速把手供电电路预驱动电路电流采样PWM生成/调制电路M三相桥电路2E72GA2E72GSSAC译码电路2E72GSSAC2E72GSSAC三相直流无刷电机位置信号反馈电池组2005/1/1第23页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1转子位置检测1VUW*:Connectedinsidethemotor150330PDVPDUPDW:Hallsensor

V***W

USNPDUPDVPDW3090210270PDV'PDU'PDW'Hallsensoroutput2001/8/20VdcOffGnd:DrivingvoltageofU,V,W:TerminalvoltageofU,V,WbyInducedelectromotiveforcePositionsignalfromU,V,W第24页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1转子位置检测

2--SensorlessBLDC

VdcVOFF(1)(2)(3)UWGndV(1)(2)(3)**:Connectedinsidethemotor**VdcOffGnd0180360WNSUSN

VdcOFFGnd***NS

VdcOFFGnd***N

SNSNS12024060300:DrivingvoltageofU,V,W2001/8/10:TerminalvoltageofU,V,WbyInducedelectromotiveforce第25页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1无刷控制器的译码及驱动无刷电机控制器的译码及驱动

HallsensorbrushlessDCmotor/无刷电机（带霍尔位置传感器）SensorlessbrushlessDCmotor/无刷电机（无位置传感器）2000/11/21第26页，课件共66页，创作于2023年2月U1,V1,W1,_U1,_V1,_W1U,V,WPDU,PDV,PDWM功率驱动控制电路DC2005/1/1无刷电机的译码/驱动时序图1（带位置传感器/120度相位）2001/6/15转子位置信号反馈电机相线端电压功率管驱动电压电机霍尔输出电压位置信号采样点第27页，课件共66页，创作于2023年2月2005/1/1无刷电机的译码/驱动时序图2（无位置传感器）PositionsignalcircuitU1,V1,W1,_U1,_V1,_W1DC+-Ref.VU,V,WPDU,PDV,PDWM功率驱动控制电路RxRy2001/6/14电机相线端电压功率管驱动电压电机反电动势输出电压位置信号采样点位置信号生成电路第28页，课件共66页，创作于2023年2月无刷控制器典型应用图12005/1/1GeneralBLDCMotorControllerforElectronicBicycle第29页，课件共66页，创作于2023年2月1+1智能无刷控制器典型应用图2-12005/1/1IntelligentBLDCMotorControllerforElectronicBicycle第30页，课件共66页，创作于2023年2月1+1智能无刷控制器典型应用图2-22005/1/1IntelligentBLDCMotorControllerforElectronicBicycle第31页，课件共66页，创作于2023年2月无刷控制器和无刷电机的匹配1电机的电角度:--(60/300;120/240) [相序的匹配]正向运行逆向运行TruthTable2005/1/1第32页，课件共66页，创作于2023年2月无刷控制器和无刷电机的匹配2霍尔为60度相差的输入信号霍尔为120度相差的输入信号2005/1/1第33页，课件共66页，创作于2023年2月无刷控制器和无刷电机的匹配3三相上桥驱动信号三相下桥驱动信号三相电机的相电流波形2005/1/1第34页，课件共66页，创作于2023年2月控制器的主要技术指标/测量方法(测量条件)电源适应性(V)静态功耗(mA)限流值(A)电池低电压保护(欠压保护)(V)接插件要求外观要求堵转保护(仅对无刷控制器而言)(S)防水要求1:1助力功能(速度传感器/力矩传感器)防飞车功能电机短路保护功能辅助功能……2005/1/1第35页，课件共66页，创作于2023年2月电机的输入输出特性曲线2005/1/1第36页，课件共66页，创作于2023年2月有刷系统和无刷系统的性能对比12005/1/1有刷电机模型直流无刷电机模型交流电机模型第37页，课件共66页，创作于2023年2月第38页，课件共66页，创作于2023年2月第39页，课件共66页，创作于2023年2月第40页，课件共66页，创作于2023年2月第41页，课件共66页，创作于2023年2月有刷系统和无刷系统的性能对比22005/1/1直流无刷系统的特点:有刷控制器电路简单/性能相对稳定/成本低/装配和维修方便有刷电机的换向器、电刷的工作寿命相对较低；有刷电机使用时的维护工作量及维护成本相对较高有刷电机的工作效率较无刷电机略低有刷电机的工作特性较无刷电机略软（影响起步和爬坡特性）第42页，课件共66页，创作于2023年2月低速直流有刷系统的特点:有刷控制器电路简单/性能相对稳定/成本低/装配和维修方便低速有刷无齿电机的换向器、电刷的工作寿命相对较低；有刷电机使用时的维护工作量及维护成本相对较高有刷电机的工作效率较无刷电机略低（影响续航里程）有刷电机的工作特性较无刷电机略软（影响起步和爬坡特性）有刷有齿高速电机基本上能解决工作特性软的问题，但是代价是成本上升、结构复杂、可靠性降低，对控制器的要求也较低速有刷电机的要高（特别是该类电机的变速机构因受成本、工艺和材料的制约，目前业内尚无理想的解决方案）有刷系统和无刷系统的性能对比32005/1/1第43页，课件共66页，创作于2023年2月低速直流无刷系统的特点:低速无刷无齿电机无换向器、电刷机构，工作寿命相对较高；使用时的维护工作量及维护成本相对较低无刷电机的工作效率较有刷电机略高（额定工作电流小、续航里程长）无刷电机的工作特性较有刷电机略硬（起步和爬坡特性好）无刷控制器电路较有刷控制器复杂/成本高/对装配和维修人员要求高/故障率较有刷控制器高无刷有齿高速电机能进一步降低额定工作电流、提高续航里程，但是代价是成本上升、结构复杂、可靠性降低，对控制器的要求也较低速无刷电机的要高（特别是该类电机的变速机构因受成本、工艺和材料的制约，目前业内尚无理想的解决方案）有刷系统和无刷系统的性能对比42005/1/1第44页，课件共66页，创作于2023年2月控制器常见故障的判断(整车维修)控制器能否正常接入系统给控制器供电的电池是否正常(用万用表检测)控制器是否功率管损坏(用万用表检测)控制器向其它部件的供电电源是否正常(用万用表检测)调速把手/刹把是否工作正常(用万用表检测)电机霍尔信号是否正常(60/120度的判断方法)(用万用表检测)1+1助力传感器是否工作正常(用万用表检测)……2005/1/1第45页，课件共66页，创作于2023年2月MOSFET的驱动波形图12005/1/1第46页，课件共66页，创作于2023年2月MOSFET的驱动波形图22005/1/1第47页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图12005/1/1Model:263/264第48页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图22005/1/1Model:802第49页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图32005/1/1Model:463第50页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图42005/1/1Model:463第51页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图52005/1/1Model:263/264第52页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图62005/1/1Model:263/264第53页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技控制器内部视图72005/1/1Model:802第54页，课件共66页，创作于2023年2月产品外形1Model801第55页，课件共66页，创作于2023年2月产品外形2Model463第56页，课件共66页，创作于2023年2月产品外形3Model802第57页，课件共66页，创作于2023年2月中天科技主要合作伙伴(原材料供应商)2005/1/1第58页，课件共66页，创作于2023年2月控制器用主要原材料2005/1/1第59页，课件共66页，创作于2023年2月AddedValueService增值服务：可根据客户的特殊要求更改设计/或重新定制（包括硬件和软件）可为客户提供整车匹配试验服务（以使控制器和电机达到最佳匹配、优化整车的性能）可为客户定制各种智能显示面板提供现场技术服务和技术咨询快速准时的交货真诚的质量/服务承诺2005/1/1第60页，课件共66页