無刷直流電機(jī)的原理和控制——介紹講解

1、 2009 Hogan 7 v基本原理（一）基本原理（一） t無刷直流電機(jī)組成部分：電 機(jī)本體、位置傳感器、電子 開關(guān)線路； t電機(jī)本體在結(jié)構(gòu)上與永磁 同步電動機(jī)相似； t電子開關(guān)線路由功率邏輯 開關(guān)單元和位置傳感器信 號處理單元兩部分組成； t電子開關(guān)線路導(dǎo)通次序是 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的，起機(jī)械 換向器的換向作用。 8 v基本原理（二）基本原理（二） 定定子子 永永磁磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子 傳傳感感器器定定子子 傳傳感感器器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子 9 v基本原理（三）基本原理（三） 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過60o，逆變器開關(guān)管換流一次、定子磁狀態(tài)改變 一次，電機(jī)有6個磁狀態(tài)，三相各導(dǎo)通120o 轉(zhuǎn)子磁場順時針連續(xù)旋轉(zhuǎn)、定子磁場隔60O

2、跳躍旋轉(zhuǎn) 10 v基本原理（四）基本原理（四） 11 v基本原理（五）基本原理（五） 12 v控制系統(tǒng)（一）控制系統(tǒng)（一） 控制電路對轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測的信號進(jìn)行邏輯變換后產(chǎn)生脈寬 調(diào)制PWM信號，經(jīng)過驅(qū)動電路放大送至逆變器各功率開關(guān)管，從 而控制電動機(jī)各相繞組按一定順序工作，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生跳躍 式旋轉(zhuǎn)磁場。 13 v控制系統(tǒng)（二）控制系統(tǒng)（二） VT2 VT6 VT 4 VT1 VT3 VT5 A B C + US - - 位置檢測器的三個輸出信號通過邏輯電路控制這些 開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，其控制方式有兩種： 。 14 v控制系統(tǒng)（三）控制系統(tǒng)（三） 有位 置傳 感器 檢測 磁敏式 光電式

3、電磁式 接近開關(guān)式 正余弦變壓器 編碼器 15 v控制系統(tǒng)（四）控制系統(tǒng)（四） 無位 置傳 感器 檢測 反電動勢檢測 續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測 定子三次諧波檢測 瞬時電壓方程法 16 v控制系統(tǒng)（五）控制系統(tǒng)（五） 17 v控制系統(tǒng)（六）控制系統(tǒng)（六） 逆變電路：功率開關(guān)管T1T6、續(xù)流二極管D1D6功率開 關(guān)管TlT6通常為GTR、功率MOSFET、IGBT、GTO以及 MCT等功率電子器件，也可以為功率集成電路PIC或智能 功率模塊IPM 18 v控制系統(tǒng)（七）控制系統(tǒng)（七） 驅(qū)動電路將控制電路的輸出信號進(jìn)行功率放大 ，并向各開關(guān)管送去能使其飽和導(dǎo)通和可靠關(guān) 斷的驅(qū)動信號。 驅(qū)動電路的工作方

4、式直接影響著開關(guān)管的一些 參數(shù)和特性，從而影響著整個電機(jī)控制系統(tǒng)的 正常工作。 開關(guān)管的種類不同，對驅(qū)動信號的要求也不同 ，因而對應(yīng)的驅(qū)動電路也不同。 19 v控制系統(tǒng)（八）控制系統(tǒng)（八） 20 v控制系統(tǒng)（九）控制系統(tǒng)（九） 控制電路是無刷直流電動機(jī)正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)各種調(diào)速伺服功能 的指揮中心，它主要完成以下功能： 1)對轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的信號、PWM調(diào)制信號、正反轉(zhuǎn)和停 車信號進(jìn)行邏輯綜合, 給驅(qū)動電路提供各開關(guān)管的斬波和選通信 號, 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及停車控制。 2)產(chǎn)生PWM調(diào)制信號，使電機(jī)的電壓隨給定速度信號而自動變 化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)開環(huán)調(diào)速。 3)對電動機(jī)進(jìn)行速度閉環(huán)調(diào)節(jié)和電流閉環(huán)調(diào)節(jié)

5、，使系統(tǒng)具有較 好的動態(tài)和靜態(tài)性能。 4)實(shí)現(xiàn)短路、過流和欠壓等故障保護(hù)功能等。 21 v控制系統(tǒng)（十）控制系統(tǒng)（十） 控 制 器 模擬 控制 系統(tǒng) 數(shù)字 控制 系統(tǒng) 分立元件加少量集 成電路構(gòu)成的模擬 控制系統(tǒng) 基于專用集成電路 的控制系統(tǒng) 數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng) 全數(shù)字控制系統(tǒng) 22 v控制系統(tǒng)（十一）控制系統(tǒng)（十一） 可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制 提高了控制的靈活性和適應(yīng)性 無零點(diǎn)漂移，控制精度高 可提供人機(jī)界面，多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作 使電路更簡單 23 v控制系統(tǒng)（十二）控制系統(tǒng)（十二） 速速度度給給定定 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向設(shè)設(shè)定定 ACH0 WG1 WG1 WG2 WG2 WG3 WG3 柵柵極極 驅(qū)驅(qū)動動 電電路路 IR2130 IGBT 位位置置傳傳感感器器 P0.1 逆逆 變變 器器 BLDCM EPA P0.2 P0.3 P0.4 80C196MC 過過電電壓壓、