电机控制知识

第1页共17页电机控制知识汇总1.有刷直流电机 2??有刷直流电机—拓扑 2????步进电机 3????混合式步进电机 4????永磁式步进电机 46.双相单极步进电机 5????普通电机 6????普通电机—拓扑 7????相角控制 7 8????感应交流电机 8????基本力矩与转速特性 ????标量控制 ????通过提高定子电压改变有效力矩 ????通过改变电压频率比例调节电机转速 ??????转差调节 ??????调节定子电压来保持转差稳定 ??????矢量控制 ??永磁式无刷直流电机(BLDC) ??特点 ??工作原理 ????一副磁极电机 ????两副磁极电机 ????BLDC驱动模式：6步工作原理 ????控制方法 >直流电压通过电刷给绕组馈电>绕组>直流电压通过电刷给绕组馈电>永久磁体结构或者>绕组 1.有刷直流电机NN有刷直流电机—拓扑第3页共17页??.步进电机步进电机特别适合需要精确定位的应用，如计算机步进电机特别适合需要精确定位的应用，如计算机外设或数控机床。√打印机-汽车√工厂自动化-机床>电源电压：>转速范围>步距角精度：主要优点·定位精确最高300W最高1000转/分钟.最低0.1度力矩=kI第4页共17页>永磁式步进电机>混合式步进电机√全步进单相导通√全步进双相导通??.混合式步进电机>永久磁体和一个齿状软铁端帽>装配绕组的磁极??.永磁式步进电机第5页共17页定子想第6页共17页>寿命短>效率低第7页共17页应用应用>真空吸尘器>洗衣机>食品加工机>便携工具S十交流电机或普通电机系列反电动势=k·φ·转速力矩=km·φ·I力矩=kI²I=(V-反电动势)/RI=(V- ??.普通电机—拓扑??.1.相角控制第8页共17页M调速??.2.DCPMW控制M降低噪声优化效率??.感应交流电机感应交流电机也叫交流异步电机或者叫笼式电机。>高耐用性>高可靠性(无刷)>高效(高达80%)缺点>必要时需要复杂的数学模型(很多关联变量，非线性方程式)三相供电，120°磁通旋转速度由电压频率和磁极数量确定(上图中有两副磁极)>因为感应，转子上也产生磁场从来不会实现同步的(异步电机),因为，不会再感应出更多电流。第10页共17页A2A2相感应交流电机2A-22A-2??.1.基本力矩与转速特性??.2.标量控制??.2.1.通过提高定子电压改变有效力矩第11页共17页(V/f=k产生恒定电流，从而形成恒定的定子磁场。)这种方法叫做标量控制。口基本原则是保持压频比口基本原则是保持压频比V/f恒定，以产生恒定力矩(无需调节：开环控>计算工作很少>负载变化反应差>效率不高口安装一个低成本的转速表信号发生器(传感器),可以确定精确速度,提高效率，调节力矩。口在中等性能的系统中，一个专用的8位单片机完全可以实现一个控制程序，以减少标量控制的缺点(最好使用ST92141)??.3.转差调节??.3.1.调节定子电压来保持转差稳定??.4.矢量控制口描述振幅和相位(使用的矩阵和矢量)的复杂变量。口描述振幅和相位(使用的矩阵和矢量)的复杂变量。>动态特性优异>四象限工作>短期过负载能力>需要一个功能强大的CPU(16位单片机、数字信号处理器)>相位电流和转子定位编码器需要成本昂贵的传感器>需要执行复杂的算法口典型应用领域：高端工业设备驱动器、伺服系统、机器人口无传感器解决方案(使用Kalman滤波器和观察器),但是实施起来更加困难，有时还涉及到专利问题。主要优点：主要优点：高效(最高95%)静音工作>可靠/产品寿命长(无刷)>尺寸/功率比高>起动力矩大主要应用(针对以上优点):>压缩机(空调、冰箱)>风扇>汽车制造(燃油泵和水泵、散热风扇、气候控制)>家电(真空吸尘器、食品加工机)办公自动化(激光打印机和复印机)第14页共17页5B26第16页共17页三相中的一相的信号控制方法>霍尔效应传感器(传感器模式)>反电动势检测(无传感器模式)>逆变器在电机绕组中产生电流。>永久磁铁在电机绕组中感应出反电动势电压。口反电动势是某一绕组的磁铁运动在下一个绕组中感应出的电压，emf=dφ/dt。反电动势与