第五章三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)PPT課件

1、第五章第五章 三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)n引子 1、普通永磁直流電機(jī)的缺點(diǎn)：有刷結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滑動(dòng)接觸，導(dǎo)致維護(hù)維修量大。 2、三相永磁無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)刷結(jié)構(gòu)消除了故障的主要根源主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 結(jié)構(gòu)和原理結(jié)構(gòu)和原理用裝有永磁體的轉(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1.1.三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.2.三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器三相永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器3.3.三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的換

2、向原理三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的換向原理與一般的永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)相比較與一般的永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)相比較 屬于三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的范疇 目前采用的永磁材料主要有鐵淦氧、鋁鎳鈷、釹鐵硼以及SmCO5和Sm2CO1 H/Am-1鋁鎳鈷1206BT10840203106/42106/44106/41106/45106/4鐵淦氧釹鐵硼合金SmCO3Sm2CO17幾種永久磁鐵的磁特性對(duì)比幾種永久磁鐵的磁特性對(duì)比 外裝式 將成型永久磁鐵裝在轉(zhuǎn)子表面 內(nèi)裝式 將成型永久磁鐵埋入轉(zhuǎn)子里面 d軸q軸q軸d軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子SNNSS NN S永磁體轉(zhuǎn)子的不同結(jié)構(gòu)永久磁鐵的形狀可分為扇形和矩形兩種 鐵心定子線圈永久磁鐵永久磁鐵

3、非磁體永久磁鐵非磁體鐵心鐵心a扇形磁鐵轉(zhuǎn)子b矩形磁鐵轉(zhuǎn)子SSSSSSSSSSNNNNNNNNNNSSSNNNNS矩形磁鐵轉(zhuǎn)子適于大容量電機(jī)，且適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的每相勵(lì)磁磁勢(shì)分布的不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的每相勵(lì)磁磁勢(shì)分布的不同 正弦波型正弦波型 方波型方波型 每相勵(lì)磁磁勢(shì)分布是正弦波狀 每相勵(lì)磁磁勢(shì)分布呈方波狀 稀土永磁方波型電動(dòng)機(jī)屬于永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的范疇稀土永磁方波型電動(dòng)機(jī)屬于永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的范疇 稀土永磁正弦波型電動(dòng)機(jī)則一般作為三相交流永磁同步伺稀土永磁正弦波型電動(dòng)機(jī)則一般作為三相交流永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)使用服電動(dòng)機(jī)來(lái)使用 n電動(dòng)勢(shì)與電流波形 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極采用瓦

4、形磁鋼，經(jīng)專(zhuān)門(mén)的磁路設(shè)計(jì)，可獲得梯形波的氣隙磁場(chǎng)，定子采用集中整距繞組，因而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也是梯形波的。 由逆變器提供與電動(dòng)勢(shì)嚴(yán)格同相的方波電流，同一相（例如A相）的電動(dòng)勢(shì) eA和電流波 iA 形圖如圖所示。 eAiAIPEPiAeAOt 由于各相電流都是方波，逆變器的電壓只須按直流PWM的方法進(jìn)行控制，比各種交流PWM控制都要簡(jiǎn)單得多，這是設(shè)計(jì)梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的初衷。 然而由于繞組電感的作用，換相時(shí)電流波形不可能突跳，其波形實(shí)際上只能是近似梯形的，因而通過(guò)氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率也是梯形波。 n 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 如圖所示，實(shí)際的轉(zhuǎn)矩波形每隔60都出現(xiàn)一個(gè)缺口，而用 PWM 調(diào)壓調(diào)速又使平頂部分出現(xiàn)

5、紋波，這樣的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)使梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能低于正弦波的永磁同步電動(dòng)機(jī)。圖 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 如何區(qū)分如何區(qū)分v 取決于電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方式v 取決于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的類(lèi)型正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)一般采用旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器、絕對(duì)式光電絕對(duì)式光電脈沖編碼器脈沖編碼器或增量式光電脈沖編碼器增量式光電脈沖編碼器作為位置檢測(cè)元件。 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（方波電動(dòng)機(jī)）永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（方波電動(dòng)機(jī)）一般采用簡(jiǎn)易型的位置檢測(cè)器，該器件不能用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的精確位置，其檢測(cè)精度通常只有60度（電角度）。其主要作用是為了滿足電動(dòng)機(jī)換相的要求。位置傳感器位置傳感器 q作用是檢測(cè)主轉(zhuǎn)子在運(yùn)

6、動(dòng)過(guò)程中的位置作用是檢測(cè)主轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(kāi)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)子位置的變化按次序換向，形成氣隙中步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)。 q位置傳感器的種類(lèi)位置傳感器的種類(lèi)，有電磁式、光電式、磁敏式等 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng) 當(dāng)磁場(chǎng)中的導(dǎo)體有電流通過(guò)時(shí)，其橫向不僅受到力的作用，同時(shí)還出現(xiàn)電壓。 洛倫茲力： qvBF 對(duì)于一定的半導(dǎo)體薄片，其霍爾電壓U dBIRUHH霍爾系數(shù) 控制電流 磁感應(yīng)強(qiáng)度 薄片的厚度 霍爾傳感器的原理霍爾傳感器的原理 當(dāng)RH、IH和d都為固定值時(shí)，通過(guò)測(cè)量電

7、壓U就可測(cè)得磁感應(yīng)強(qiáng)度B q霍爾傳感器按其功能和應(yīng)用來(lái)分類(lèi)霍爾傳感器按其功能和應(yīng)用來(lái)分類(lèi) 線性型線性型 開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)型 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器屬于開(kāi)關(guān)型的傳感器。直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器屬于開(kāi)關(guān)型的傳感器。 位置傳感器定子位置傳感器定子和位置傳感器轉(zhuǎn)子位置傳感器轉(zhuǎn)子 q轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)主轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，以指示電動(dòng)機(jī)主轉(zhuǎn)子的位置，既可以直接利用電動(dòng)機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子，也可以在轉(zhuǎn)軸其他位置上另外安裝永磁轉(zhuǎn)子。q定子由若干個(gè)霍爾元件，按一定的間隔，等距離地安裝在傳感器定子上，以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。位置傳感器的基本功能位置傳感器的基本功能 ：在電動(dòng)機(jī)的每一個(gè)電周期內(nèi)，產(chǎn)生出所要求的開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)，以完成

8、電動(dòng)機(jī)的一個(gè)換流全過(guò)程。 霍爾位置傳感器必須滿足的條件霍爾位置傳感器必須滿足的條件 1)位置傳感器在一個(gè)電周期內(nèi)所產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)狀態(tài)是不重復(fù)的，每一個(gè)開(kāi)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(kāi)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)。 三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其位置傳感器的霍爾元件的數(shù)量是3，安裝位置應(yīng)當(dāng)間隔120電角度， 其輸出信號(hào)波形圖 HaHbHcq每360電角度內(nèi)給出了6個(gè)代碼，按其順序排列，6個(gè)代碼是101、100、110、010、011、001。 q這一順序與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān) 電子換向器主回路 451A B CX Y Z326 Z654321BXCYA“定子空間扇區(qū)

9、圖定子空間扇區(qū)圖”分析無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的換相過(guò)程分析無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的換相過(guò)程 q利用 “定子空間的扇區(qū)圖” 來(lái)分析換相過(guò)程，q通過(guò)分析電動(dòng)機(jī)的三相反電動(dòng)勢(shì)來(lái)理解換相過(guò)程。 “定子空間的扇區(qū)圖”中共有6個(gè)扇區(qū) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)順序地給出了6個(gè)代碼 定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子AYBCXZq定子電流的流向定子電流的流向 A相：由A端流入，由X端流出。C相：由Z端流入，由C端流出。B相繞組不通電。 q電子換向器主回路：1號(hào)開(kāi)關(guān)管和2號(hào)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，其余的開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)ABCXYZq定子電流的流向定子電流的流向 A相：由A端流入，由X端流出。B相：由Y端流入，由B端流出。C相繞

10、組不通電。 q電子換向器主回路：1號(hào)開(kāi)關(guān)管和6號(hào)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，其余的開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子ABCXYZq電子換向器主回路：5號(hào)開(kāi)關(guān)管和6號(hào)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，其余的開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷 q定子電流的流向定子電流的流向 A相：不通電。B相：由Y端流入，由B端流出。C相：由C端流入，由Z端流出。 定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子ABCXYZq電子換向器主回路：5號(hào)開(kāi)關(guān)管和4號(hào)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，其余的開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷 q定子電流的流向定子電流的流向 A相：由X端流入，由A端流出。B相：不通電C相：由C端流入，由Z端流出定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子ABCXYZq電子換向器主回路：4號(hào)開(kāi)關(guān)管和3號(hào)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，其余的開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷

11、 q定子電流的流向定子電流的流向 A相：由A端流入，由X端流出。B相：由B端流入，由Y端流出。C相繞組不通電。 定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子ACZXBYq電子換向器主回路：3號(hào)開(kāi)關(guān)管和2號(hào)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，其余的開(kāi)關(guān)管都關(guān)斷 q定子電流的流向定子電流的流向 A相繞組不通電B相：由B端流入，由Y端流出。C相：由Z端流入，由C端流出。定子的磁場(chǎng)是步進(jìn)地、跨越地前進(jìn)的，每步跨定子的磁場(chǎng)是步進(jìn)地、跨越地前進(jìn)的，每步跨越越60電角度，而轉(zhuǎn)子當(dāng)然是連續(xù)地運(yùn)行的。電角度，而轉(zhuǎn)子當(dāng)然是連續(xù)地運(yùn)行的。 扇扇 區(qū)區(qū)1號(hào)6號(hào)5號(hào)4號(hào)3號(hào)2號(hào)通通電電相相序序ACBCBAC導(dǎo)通導(dǎo)通的的開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)管管2 管和 1管6 管和 1管5

12、管和 6管4 管和 5管3管和4管2 管 和 3管無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的基本物理量有電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電流、反電勢(shì)和轉(zhuǎn)速等。 這些物理量的表達(dá)式與電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)分布、繞組形式有十分密切的關(guān)系。 理想的方波氣隙磁場(chǎng)OB2 梯形波反電動(dòng)勢(shì)和方波電流2tOe i本節(jié)主要內(nèi)容1.1.電樞繞組的反電勢(shì)電樞繞組的反電勢(shì)2.2.電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩3.3.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 BLve 60260npnDv設(shè)定子每相繞組串聯(lián)的匝數(shù)是w 每相繞組的反電勢(shì) nLBwpweEX6042線電勢(shì)E為兩相電勢(shì)之和 ncnwpEEeX1522反電勢(shì)系數(shù) LB計(jì)算極弧系數(shù) 方波電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是由兩相繞組的

13、合成磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的。 EIT ICIwpnnIwpTT4602152三相永磁方波電動(dòng)機(jī)與永磁直流電動(dòng)機(jī)有完三相永磁方波電動(dòng)機(jī)與永磁直流電動(dòng)機(jī)有完全相同的反電勢(shì)公式和轉(zhuǎn)矩公式全相同的反電勢(shì)公式和轉(zhuǎn)矩公式。 n直接利用電動(dòng)機(jī)本身的相變量來(lái)建立數(shù)學(xué)模型直接利用電動(dòng)機(jī)本身的相變量來(lái)建立數(shù)學(xué)模型 三相繞組的電壓平衡方程 cbacbacbacbaeeeiiidtdLMMMLMMMLiiirrruuu000000當(dāng)采用Y型連接時(shí)，ia+ib+ic=0, cbacbacbacbaeeeiiidtdMLMLMLiiirrruuu000000000000)(1ccbbaaieieieT電磁轉(zhuǎn)矩q

14、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行是永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的一個(gè)顯著特點(diǎn)時(shí)的一個(gè)顯著特點(diǎn)定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子之間的夾角的變化，是導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子之間的夾角的變化，是導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的主要原因動(dòng)的主要原因。 sinRSFKFT q具有正弦波磁場(chǎng)，但按照無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作方式運(yùn)行的三相永磁電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的幅度是比較大的。 AYBCXZ定子磁場(chǎng)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子方波電動(dòng)機(jī)引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的原因方波電動(dòng)機(jī)引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的原因 1)齒槽效應(yīng)和磁通畸變引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 2)諧波引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 3)電樞反應(yīng)的影響 4)相電流換向引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 5)由于機(jī)械加工引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng) 三相永磁方波電動(dòng)機(jī)三相

15、永磁方波電動(dòng)機(jī)從原理上說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)是平穩(wěn)的，無(wú)波動(dòng)的，但實(shí)際上，轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)仍然是存在的，只不過(guò)與前面分析的情況相比，波動(dòng)要小得多。 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用q小功率無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)主要用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公室自動(dòng)化設(shè)備和音響影視設(shè)備中q在家用電器中的空調(diào)器、電冰箱、風(fēng)扇、洗衣機(jī)q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)載武器瞄準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)、自行火炮火力控制驅(qū)動(dòng)等等，q在工業(yè)控制領(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)q電動(dòng)自行車(chē)、自動(dòng)感應(yīng)門(mén) 1.開(kāi)環(huán)型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器開(kāi)環(huán)型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器2.2.速度閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度閉

16、環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器3.3.速度電流雙閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)速度電流雙閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器器換相控制邏輯電路開(kāi)環(huán)型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器開(kāi)環(huán)型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 256134方向信號(hào)脈 寬調(diào)制器速度控制信號(hào)4365過(guò)電流保護(hù)驅(qū)動(dòng)21驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)426531HaHbHc電子換相器主電路扇區(qū)與導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)管的對(duì)應(yīng)關(guān)系扇區(qū)與導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)管的對(duì)應(yīng)關(guān)系 扇區(qū)扇區(qū)1 1號(hào)號(hào)6 6號(hào)號(hào)5 5號(hào)號(hào)4 4號(hào)號(hào)3 3號(hào)號(hào)2 2號(hào)號(hào)Ha、Hb、Hc101100110010011001正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)時(shí)（DIR=1DIR=1）導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)管2、16、15、64、53、42 、3反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)時(shí)（DIR=0DIR=0）

17、導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)管5、44、33、22、11、66 、5設(shè)1號(hào)6號(hào)開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)分別為K1K6?？梢缘贸鲞壿嫳磉_(dá)式如下： K1=Ha/HbDIR+/HaHb/DIRK2=/HbHcDIR+Hb/Hc/DIRK3=/HaHcDIR+Ha/Hc/DIRK4=/HaHbDIR+Ha/Hb/DIRK5=Hb/HcDIR+/HbHc/DIRK6=Ha/HcDIR+/HaHc/DIRPWM調(diào)速電路調(diào)速電路 實(shí)用的脈寬調(diào)制電路 +U+R2R1UtPWMUcVccVcc輸入的控制信號(hào) 三角波信號(hào) Uc=0,要求脈寬調(diào)制器輸出為恒定的低電平 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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控

18、制系統(tǒng)中，這一頻率一般都在10KHZ以上。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比，來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的信號(hào)的占空比，來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的定子電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速定子電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 U+=Uc+(1-)Ut 保護(hù)電路保護(hù)電路 q過(guò)流保護(hù)過(guò)流保護(hù) 在主回路中的直流母線上取得過(guò)流反饋信號(hào)，在過(guò)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(guò)了保護(hù)值就引發(fā)了保護(hù)動(dòng)作，一般是封鎖逆變器中的開(kāi)關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 PWM信號(hào)與換相控制信號(hào)的合成 123456將PWM信號(hào)和換相控制信號(hào)相“與”組合，調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的定子電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。速度閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器

19、結(jié)構(gòu)圖66速度反饋環(huán)節(jié)換向邏輯逆變器合成PWM速 度控制器M位置傳感器辨向和辨向和6倍頻處理電路倍頻處理電路 CPHaQ0HcHbQ1Q2Q3Q4Q5CPZCPF倍頻辨向電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí) 5432112111098 76210Q1Q2Q3Q4Q5Q110001、100011、000111、001110、011100、111000這6個(gè)代碼是正轉(zhuǎn)序列中獨(dú)有的，是表示正轉(zhuǎn)特征的代碼正轉(zhuǎn)特征的代碼。 “公共代公共代碼碼”： 110011、000011、001111、001100、111100、110000 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí) 123211110987654210Q1Q2Q3Q4Q5Q001101、001011

20、、010011、110010、110100、101100這6個(gè)代碼是反轉(zhuǎn)序列中獨(dú)有的，是表示反轉(zhuǎn)特征的代碼反轉(zhuǎn)特征的代碼。 “公共代碼公共代碼”： 0 0 0110011、000011、001111、001100、111100、110000 正轉(zhuǎn)時(shí)的輸出脈沖vCPZ=Q5Q4/Q3/Q2/Q1Q0+Q5/Q4/Q3/Q2Q1Q0+/Q5/Q4/Q3Q2Q1Q0+/Q5/Q4Q3Q2Q1/Q0+/Q5Q4Q3Q2/Q1/Q0+Q5Q4Q3/Q2/Q1/Q0 反轉(zhuǎn)時(shí)的輸出脈沖vCPF=/Q5/Q4Q3Q2/Q1Q0+/Q5/Q4Q3/Q2Q1Q0+/Q5Q4/Q3/Q2Q1Q0+Q5Q4/Q3/Q

21、2Q1/Q0+Q5Q4/Q3Q2/Q1/Q0+Q5/Q4Q3Q2/Q1/Q0 速度電流雙閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度電流雙閉環(huán)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 q至少必須設(shè)置兩路電流傳感器至少必須設(shè)置兩路電流傳感器（一般采用霍爾電流傳感器） iBiA逆變器36451iA2iBM電流傳感器的安裝位置 q構(gòu)成電流閉環(huán)的方式構(gòu)成電流閉環(huán)的方式只需要一個(gè)電流控制器需要兩個(gè)電流控制器Im單一電流控制器的方式單一電流控制器的方式 要將檢測(cè)到的電流值Ia和Ib “拼接”起來(lái)，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)拼接的原理圖 -1KAFKBZKBFDIR控制邏輯KAZKBZKA

22、F -iA -iB iB HC if iA-1 HB HAKBFKAZCC4066 ugiMCMDDIR（轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)）Ugi的極性為正時(shí)，DIR 為1 Ugi為負(fù)時(shí)，DIR為0 單一電流控制器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖單一電流控制器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 DIR電流反饋信號(hào)合成絕對(duì)值電路電 流 調(diào)節(jié)器PWM換相邏輯三相逆變器_+速度給定Hcugi速 度 調(diào)節(jié)器測(cè)速反饋_HbHaibiaifMCMD兩只電流控制器的方式兩只電流控制器的方式 無(wú)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”，使其能夠成為A相和B相的電流的給定信號(hào)。 -ugiugiKAFKAZ i*a HC HA

23、 HBKAFKAZ邏輯電路脈沖寬度調(diào)制 nUa*、 Ub* 和Uc*和三角載波信號(hào)Ut進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)是三路PWM波，可以用其控制逆變器主回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng). +UtPWMUa*(Ub*、Uc*)Vcc三角波 M電流給定速度調(diào)節(jié)器速度給定脈寬調(diào)制三相逆變器LTB驅(qū)動(dòng)電路LTA_速 度 反饋+信號(hào)分解電路+_ugi_u*ci*bibiai*bi*ai*au*bu*bu*au*a 主要內(nèi)容主要內(nèi)容無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成的構(gòu)成 常用的方法常用的方法反電勢(shì)法反電勢(shì)法、定子三次諧波法定子三次諧波法、電流通路監(jiān)視法電流通路監(jiān)視法 需要估計(jì)出換相時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)出換相時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置 在一個(gè)周期內(nèi)只要估計(jì)6個(gè)時(shí)刻。反電勢(shì)法反電勢(shì)法 對(duì)于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，反電勢(shì)法是最簡(jiǎn)單最實(shí)用的方法。 適合于電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。無(wú)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，每相繞組正反向分別導(dǎo)通120電角度，通過(guò)測(cè)量三相繞組端子及中性點(diǎn)相對(duì)于直流母線負(fù)端的電位，可估算換向時(shí)刻。 直接反電勢(shì)法 ：當(dāng)某相繞組的端點(diǎn)電位與中性點(diǎn)電位相等時(shí)，說(shuō)明此時(shí)刻這相繞組的反電勢(shì)為零，再過(guò)30電角度就必須對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行換相，據(jù)此可設(shè)計(jì)過(guò)零檢測(cè)及移相(或定時(shí))電路，得到全橋驅(qū)動(dòng)內(nèi)