第5章 無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)課件

1、無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)第 5 篇內(nèi)容提要內(nèi)容提要n無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和工作無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理原理 n無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本公式和數(shù)學(xué)無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本公式和數(shù)學(xué)模型模型n無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的波動(dòng) n無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制n無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)控制 n無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的專用芯無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的專用芯片介紹片介紹n無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) n無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器 n直流無刷電

2、動(dòng)機(jī)的換向原理直流無刷電動(dòng)機(jī)的換向原理 第一節(jié)第一節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理 無刷直流電動(dòng)機(jī)和一般的永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)相比，在結(jié)構(gòu)上有很多相近或相似之處，用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極，用具有三相繞組的定子取代電樞，用逆變器和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器組成的電子換向器取代有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向器和電刷，就得到了三相永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。 無刷直流電動(dòng)機(jī)屬于三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的范疇，永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場來自電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵，永久磁鐵的特性在很大程度上決定了電動(dòng)機(jī)的特性，目前采用的永磁材料主要有鐵淦氧、鋁鈷鎳以及SmCO5和Sm2CO17。

3、圖5-1對(duì)比了現(xiàn)用的幾種永久磁鐵的磁特性。由圖可知，鋁鎳鈷永磁合金的磁場強(qiáng)度H值范圍很小。鐵淦氧磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H小范圍成線性關(guān)系，線性關(guān)系最大的是釹鐵硼合金，這種合金稱為第三代稀土永磁合金。無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在轉(zhuǎn)子上安裝永久磁鐵的方式有兩種。一種是將成形永久磁鐵裝在轉(zhuǎn)子表面，既所謂外裝式；另一種是將成形永久磁鐵埋入轉(zhuǎn)子里面，既所謂的內(nèi)裝式，如圖5-2所示。 根據(jù)永久磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上的方法的不同，永久磁鐵的形狀可分為扇形和矩形兩種，從而有圖5-3所示的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的不同結(jié)構(gòu)。 扇形磁鐵構(gòu)造的轉(zhuǎn)子具有電樞電感小，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩小的優(yōu)點(diǎn)。但易受電樞反應(yīng)的影響

4、，又由于磁通不可能集中，氣隙磁密度低，電極呈現(xiàn)凸極特性。 矩形磁鐵構(gòu)造的轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)凸極特性，電樞電感大，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩大。但磁通可集中，形成高磁通密度，適用于大容量電動(dòng)機(jī)。由于電動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)凸極特性，可利用磁阻轉(zhuǎn)矩。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永久磁鐵也不容易飛出，適用于較高高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 根據(jù)確定的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的每相勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)分布的不同，三相永磁同步電動(dòng)機(jī)可分為兩種類型：正弦波型和方波型永磁同步電動(dòng)機(jī)，前者每相勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)分布是正弦波狀，后者每相勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)分布呈方波狀。 永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)屬于自控式變頻系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的換向狀態(tài)是有轉(zhuǎn)子的位置決定的，電動(dòng)機(jī)的控制頻率是由轉(zhuǎn)子的運(yùn)行速度決定的，這就需要轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)器

5、。轉(zhuǎn)子的位置檢測(cè)器有很多種，正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)一般采用旋轉(zhuǎn)變壓器、絕對(duì)式光電脈沖編碼器或增量式光電脈沖編碼器作為位置檢測(cè)元件，而在永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)（方波電動(dòng)機(jī)）中，一般采用簡易型的位置檢測(cè)器，該器件不能用來檢測(cè)轉(zhuǎn)子的精確位置。無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器 位置傳感器是無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成部分之一，也是區(qū)別于有刷直流電動(dòng)機(jī)的主要標(biāo)志。其作用是檢測(cè)主轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過程中的位置，將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，以控制它們的導(dǎo)通與截止，使電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流隨著轉(zhuǎn)子的位置變化按次序換相，形成氣隙中步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)

6、子連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)。 位置傳感器有很多種，霍爾位置傳感器是目前應(yīng)用最廣泛的。 霍爾傳感器按其功能和應(yīng)用可分為線性型、開關(guān)型、鎖定型三種。 （1）線性型 線性型傳感器是由電壓調(diào)整器、霍爾元件、差分放大器、輸出級(jí)等部分組成，為變化的磁感應(yīng)強(qiáng)度，得到與磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性關(guān)系的輸出電壓?？捎糜诖艌鰷y(cè)量、電流測(cè)量、電壓測(cè)量等。 （2）開關(guān)型 開關(guān)型傳感器是由電壓調(diào)整器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)等部分組成。輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出為開關(guān)信號(hào)。直流無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器屬于開關(guān)型的傳感器。 直流無刷電動(dòng)機(jī)位置傳感器分為位置傳感器定子和位置傳感器轉(zhuǎn)子。一個(gè)指示轉(zhuǎn)子的位置，一個(gè)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置。

7、霍爾位置傳感器必須滿足以下兩個(gè)條件： 1） 位置傳感器在一個(gè)電周期內(nèi)所產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)是不重復(fù)的，每一個(gè)開關(guān)狀態(tài)所占的電角度應(yīng)相等。 2） 位置傳感器在一個(gè)電周期內(nèi)所產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)數(shù)應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)數(shù)相對(duì)應(yīng)。 圖5-4表明，無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出信號(hào)HA、HB、HC在每360度電角度內(nèi)按順序給出六個(gè)代碼，101、100、110、010、011、001。順序與正反轉(zhuǎn)有關(guān)。 圖5-5是無刷直流電動(dòng)機(jī)的電子換向器主回路，有六只功率開關(guān)元件組成的三相H形橋式逆變電路。 圖5-6是無刷直流電動(dòng)機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)示意圖。直流無刷電動(dòng)機(jī)的換向原理直流無刷電動(dòng)機(jī)的換向原理 分析無刷電動(dòng)機(jī)的換相過程有

8、兩個(gè)途徑： （1）利用“定子空間的扇區(qū)圖”來分析換相過程。 （2）通過分析電動(dòng)機(jī)的三相反電動(dòng)勢(shì)來分析。 六個(gè)扇區(qū)與轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器檢測(cè)的六個(gè)代碼一一對(duì)應(yīng)。轉(zhuǎn)子位于哪個(gè)扇區(qū)就會(huì)輸出對(duì)應(yīng)的代碼。 從分析三相無刷直流電動(dòng)機(jī)的三相反電動(dòng)勢(shì)的角度，同樣也可以理解其換相過程。基本思路是：為了獲得最大的轉(zhuǎn)矩，應(yīng)當(dāng)使每相的反電動(dòng)勢(shì)與該相的電流位置相同。由于開關(guān)管的通電周期為120度電角度，所以每相電流的寬度為120度，電流波形的中心位置應(yīng)當(dāng)與反電動(dòng)勢(shì)的中心位置相對(duì)應(yīng)。扇區(qū) 1號(hào) 6號(hào) 5號(hào) 4號(hào) 3號(hào) 2號(hào)通電相序 A C B C B A C導(dǎo)通開關(guān) 2、1 6、1 5、6 4、5 3、4 2、3 表5-1 無

9、刷直流電動(dòng)機(jī)換相狀態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本公式和數(shù)學(xué)模型無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本公式和數(shù)學(xué)模型 無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本物理量：電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電流、反電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)速等。這些物理量的表達(dá)式與電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場分布、繞組形式有十分密切的關(guān)系。 對(duì)于永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)，其氣隙磁場波形可以為方波，也可以實(shí)現(xiàn)正旋波或梯形波。對(duì)于采用稀土永磁材料的電動(dòng)機(jī)，其氣隙磁場一般為方波。理想波形圖如圖5-8.第三節(jié)第三節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的波動(dòng) 對(duì)于方波電動(dòng)機(jī)來說，引起波動(dòng)的原因主要有以下幾點(diǎn)： (1)齒槽效應(yīng)和磁通畸變引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 由于定子齒槽的存在，定子鐵心磁阻的變化仍然會(huì)產(chǎn)生磁

10、阻轉(zhuǎn)矩，就是齒槽轉(zhuǎn)矩，它是交變的，與轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)。 (2)諧波引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 輸入定子繞組的電流不可能是完全意義上矩形波，反電動(dòng)勢(shì)與理想波形的偏差大，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。 (3)電樞反應(yīng)的影響 電樞反應(yīng)使得氣隙磁場發(fā)生畸變，相對(duì)靜止的電樞與連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化。 (4)相電流換向引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 換相狀態(tài)的變化與電動(dòng)機(jī)自身的相反電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，影響轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 (5)由于機(jī)械加工引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng) 第四節(jié)第四節(jié) 無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制 無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍廣泛，它已從最初的航空、軍事設(shè)施應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到工業(yè)和民用領(lǐng)域，目前，小功率無刷直流電動(dòng)機(jī)主要用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備

11、、辦公室自動(dòng)化設(shè)備和音響影視設(shè)備中，如軟盤、硬盤、光盤的驅(qū)動(dòng)，復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、輕印刷機(jī)械、錄像機(jī)、CD機(jī)、VCD機(jī)、攝像機(jī)等的驅(qū)動(dòng)。 家用電器的空調(diào)器、電冰箱、風(fēng)扇、洗衣機(jī)等應(yīng)用無刷電動(dòng)機(jī)已經(jīng)十分普遍。 在航空、軍事設(shè)施應(yīng)用領(lǐng)域里的雷達(dá)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械武器瞄準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)、自行火炮火力控制驅(qū)動(dòng)等都采用無刷電動(dòng)機(jī)控制。 在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)生產(chǎn)線，電子產(chǎn)品加工裝備上的各種中小功率的驅(qū)動(dòng)等，也廣泛采用無刷電動(dòng)機(jī)控制。n開環(huán)型無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器開環(huán)型無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 n速度閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 n速度電流雙閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度電流雙閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)

12、機(jī)驅(qū)動(dòng)器 一、開環(huán)型無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 開環(huán)型三相無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部包含有電子換向器主電路（三相H形橋式逆變器）、換向控制邏輯電路、PWM調(diào)速電路以及過流保護(hù)電路。電路結(jié)構(gòu)5-10。 （1）換向邏輯電路（參見圖5-4）,位置傳感器輸出信號(hào)HA、HB、HC在360度電角度內(nèi)給出六個(gè)代碼，換向控制邏輯電路接收后，進(jìn)行譯碼處理，給電子換向器主回路中的六個(gè)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。 開環(huán)型無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器開環(huán)型無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 表5-2為換相控制邏輯表 （2）PWM調(diào)速電路 無刷電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制電路來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。圖5-11是一種實(shí)用的脈寬調(diào)制電路。 輸入控制信號(hào)Uc與三角波信號(hào)Ut相疊加

13、后信號(hào)為U+。 脈寬調(diào)制電路輸出的PWM信號(hào)的頻率是由三角波信號(hào)的頻率決定的，在目前實(shí)際的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，這一頻率一般在10kHz以上。 由于換相控制邏輯電路輸出的換相信號(hào)頻率與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，與磁極數(shù)也有關(guān)，無論在何種情況下，換相控制信號(hào)的頻率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PWM信號(hào)的頻率，因此，可以把PWM信號(hào)和換相控制信號(hào)通過邏輯“與”的辦法合成在一起，通過調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來調(diào)速。 圖5-12中表明了PWM信號(hào)與換相控制信號(hào)的合成和有關(guān)的波形。 由于換相控制邏輯電路輸出的換相信號(hào)頻率與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，與磁極數(shù)也有關(guān)，無論在何種情況下，換相控制信號(hào)的頻率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PWM信號(hào)的頻率，因此，可

14、以把PWM信號(hào)和換相控制信號(hào)通過邏輯“與”的辦法合成在一起，通過調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來調(diào)速。 圖5-12中表明了PWM信號(hào)與換相控制信號(hào)的合成和有關(guān)的波形。 （3）保護(hù)電路 無刷直流電動(dòng)機(jī)在開環(huán)運(yùn)行的情況下，最重要的保護(hù)就是過流保護(hù)。一般在主回路中的直流母線上取得過流反饋信號(hào)，在過流保護(hù)環(huán)節(jié)中與設(shè)定的保護(hù)值相比較，如果超過了保護(hù)值，就引發(fā)保護(hù)動(dòng)作，一般是封鎖逆變器中的開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。二、速度閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器二、速度閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 如果對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)的速度調(diào)節(jié)范圍和速度控制精度有較高的要求，應(yīng)采用速度閉環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，如圖5-13。 在開環(huán)型的驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上，加上速

15、度閉環(huán)，就形成了無刷直流電動(dòng)機(jī)的速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。在無刷直流電動(dòng)機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，速度控制器的輸出信號(hào)，用作脈寬調(diào)制器的控制信號(hào)，一般將霍爾位置傳感器的信號(hào)加以處理后，形成速度反饋信號(hào)。 速度閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 霍爾位置傳感器發(fā)出的是三路相差120度的低頻脈沖信號(hào)HA、HB、HC，其進(jìn)行辯向和6倍頻處理，通過這樣的處理，取出其中的方向信息，并使其頻率提高。辯向和6倍頻處理的電路如圖5-14。 其中，CPZ和CPF分別是正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)過6倍頻的輸出脈沖，CPZ和CPF的頻率與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，但其脈沖寬度是不變的，等于一個(gè)同步時(shí)鐘脈沖CP的周期。根據(jù)這一

16、點(diǎn)，可以利用簡單的低通濾波電路和加法電路得出與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)，這就是速度的反饋信號(hào)。 在設(shè)計(jì)速度控制器的動(dòng)態(tài)參數(shù)時(shí)，要考慮相位超前補(bǔ)償，用來抵消由于反饋通路帶來的相位滯后。 采用速度單閉環(huán)控制的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以提高電動(dòng)機(jī)的速度控制精度，減小速度誤差。如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求高，例如要求快速啟動(dòng)、突加負(fù)載時(shí)速度改變小，恢復(fù)快等，這需要轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制。 與有刷直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)系統(tǒng)相比，無刷直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)系統(tǒng)中的電流環(huán)結(jié)構(gòu)具有其特殊性，這是由于這里有三相電樞繞組，在不同的時(shí)刻，電動(dòng)機(jī)的電流經(jīng)過其中不同的兩相，根據(jù)這一特點(diǎn)，至少必須設(shè)置兩路電流傳感器（霍爾電流傳感器）

17、如圖5-16。三、速度電流雙閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器三、速度電流雙閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 三、速度電流雙閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器三、速度電流雙閉環(huán)的無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 構(gòu)成電流閉環(huán)的方式有兩種，一種方式只需要一個(gè)電流控制器，而另外一種方式需要三個(gè)電流控制器。 （1）采用單一電流控制器的方式，需要將檢測(cè)到的電流值IA和IB“拼接”起來，形成一個(gè)總的電流反饋信號(hào)，這個(gè)總的電流反饋信號(hào)的幅值就是Im。電流反饋信號(hào)拼接原理如圖5-17。 速度控制器的輸出信號(hào)Ugi，具有“轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)”的性質(zhì)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的電樞電流與轉(zhuǎn)矩成正比，所以可以把速度控制器的輸出信號(hào)用作電流環(huán)的給定信號(hào)。為了與反饋信號(hào)

18、的極性相對(duì)，速度控制器的輸出信號(hào)也做了相應(yīng)的處理，如圖5-18。 圖5-19是采用單一電流調(diào)節(jié)器的無刷直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。 （2）采用兩只電流控制器的方式 采用兩只電流控制器構(gòu)成雙閉環(huán)系統(tǒng)，無需對(duì)電流反饋進(jìn)行拼接，但需要對(duì)速度調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)Ugi進(jìn)行分解，使其能成為A相與B相的電流的給定信號(hào)。實(shí)現(xiàn)對(duì)Ugi的分解電路如圖5-20。 圖5-21為脈沖寬度調(diào)制。 電動(dòng)機(jī)的位置傳感器，增加了電動(dòng)機(jī)的成本和制造難度，在某種意義上來說也降低了運(yùn)行的可靠性。近來，無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)引起了業(yè)內(nèi)人們的高度重視，盡管無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制原理和控制電路更加復(fù)雜一些，但總體結(jié)構(gòu)大

19、為簡化，制造難度也降低了。第五節(jié)第五節(jié) 無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)控制 無位置傳感器的無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置需要通過估計(jì)來獲得，獲取轉(zhuǎn)子位置的目的是為了換相，所以只需要估計(jì)出換相時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置。對(duì)于三相繞組的電動(dòng)機(jī)，在一個(gè)電周期內(nèi)只要估計(jì)六個(gè)時(shí)刻，相鄰兩時(shí)刻轉(zhuǎn)子位置相差60度電位角。常用的方法有反電動(dòng)勢(shì)法、定子三次諧波法、電流通路監(jiān)視法等。一、無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法一、無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法 （1）反電動(dòng)勢(shì)法 對(duì)于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)來說，反電動(dòng)勢(shì)法是最簡單最實(shí)用的方法。其原理為：無刷直流電動(dòng)機(jī)在任何時(shí)刻其三相繞組只有兩相導(dǎo)通，每相繞

20、組正反向分布導(dǎo)通120度電位角，通過測(cè)量三相繞組端子及中性點(diǎn)相對(duì)于直流母線負(fù)端的點(diǎn)位，可估算換相時(shí)刻。當(dāng)某相繞組的端點(diǎn)電位與中性點(diǎn)電位相等時(shí)，說明此刻這項(xiàng)繞組的反電動(dòng)勢(shì)為零，再過30度電角度就必須對(duì)開關(guān)管進(jìn)行換相，據(jù)此可設(shè)計(jì)過零檢測(cè)及意向（或定時(shí)）電路，得到全橋驅(qū)動(dòng)內(nèi)6個(gè)開關(guān)管的順序，這種方法叫做直接反電動(dòng)勢(shì)法，還有一種間接反電動(dòng)勢(shì)法。 （2）定子三次諧波法 由于無刷直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為梯形波，包含三次諧波分量。將此分量檢測(cè)出來進(jìn)行積分，積分值為零時(shí)既得功率器件的開關(guān)信號(hào)。一種辦法是在星形連接的電動(dòng)勢(shì)繞組三個(gè)端子并聯(lián)一組星形聯(lián)接電阻，兩個(gè)中性點(diǎn)之間的電壓既為三次諧波分量。另一種辦法是用星行電阻中性點(diǎn)與直流側(cè)的中點(diǎn)之間的電壓來獲得三次諧波電壓。二、無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)二、無位置傳感器無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成的構(gòu)成 圖5-23所示是采用反電動(dòng)勢(shì)法構(gòu)成的無位置傳感器無刷直流電動(dòng)