chap07永磁無刷直流電機(jī)課件

永磁無刷直流電機(jī)7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材一、問題的提出直流電動(dòng)機(jī)雖然具有優(yōu)良的調(diào)速和起動(dòng)特性，但由于存在電刷和換向器，需要經(jīng)常性維護(hù)，并且會(huì)產(chǎn)生火花和電磁干擾，限制了它的應(yīng)用范圍。近年發(fā)展起來的無刷直流電動(dòng)機(jī)就是為了克服換向器和電刷的滑動(dòng)接觸而發(fā)展起來的新型直流電動(dòng)機(jī)。二、無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材有刷直流電動(dòng)機(jī)工作原理磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)f=IBla，這個(gè)力形成電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)左手定則，線圈在這個(gè)轉(zhuǎn)矩作用下將按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)當(dāng)載流導(dǎo)體轉(zhuǎn)過180度后，借助電刷-換向片改變導(dǎo)體中電流方向7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的原理框圖7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材電動(dòng)機(jī)本體7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材(a)永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式(a)表面貼裝式；(b)內(nèi)嵌式.1－磁鋼；2－鐵心

(b)逆變器結(jié)構(gòu)星形三相三狀態(tài)星形三相六狀態(tài)7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材星形四相四狀態(tài)封閉三相六狀態(tài)轉(zhuǎn)子位置傳感器(1)磁敏式位置傳感器—霍爾元件7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材轉(zhuǎn)子位置傳感器(1)磁敏式位置傳感器外形 電路原理 開關(guān)特性霍爾集成電路7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材(2)電磁式位置傳感器(3)光電式位置傳感器7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材A相導(dǎo)通B相導(dǎo)通C相導(dǎo)通轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過120度，功率管換流一次，定子磁場狀態(tài)就改變一次，電機(jī)有三個(gè)磁狀態(tài)。每個(gè)功率管導(dǎo)通120度（1/3周期）。磁場為跳躍式步進(jìn)磁場。因此，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法是增加一周內(nèi)的磁狀態(tài)數(shù)，如二相導(dǎo)通六狀態(tài)。7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材二相導(dǎo)通星形六狀態(tài)7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材定子合成磁場仍為跳躍式旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)為60度，即1/6周期。每轉(zhuǎn)60度，逆變器開關(guān)管換流一次，有六個(gè)狀態(tài)。每個(gè)功率管（每相繞組）導(dǎo)通120度。V1V6導(dǎo)通 V1V2導(dǎo)通7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材三、運(yùn)行特性1.基本方程永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的基本物理量有：反電勢、電樞電流、電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等。它們的表達(dá)式與電機(jī)氣隙磁場分布、繞組形式密切相關(guān)。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)有正弦波和方波之分。7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.機(jī)械特性7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材機(jī)械特性曲線調(diào)節(jié)特性曲線四、控制方法1.有位置傳感器控制轉(zhuǎn)子位置傳感器替代了電刷，電子換向電路替代了機(jī)械式換向器。因此，電子控制系統(tǒng)是永磁無刷直流電機(jī)不可缺少的組成部分。7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材1.速度控制通過脈寬調(diào)制（PWM）方法改變電壓大小實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。2.正、反轉(zhuǎn)控制有刷電機(jī)：改變勵(lì)磁磁場的極性或電樞電壓的極性。無刷電機(jī)：原理相同，但因功率管的單向?qū)щ娦?，不能靠簡單地改變電源電壓極性使電機(jī)反轉(zhuǎn)，而是通過改變繞組的通電順序來改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材A.有兩套位置傳感器要改變繞組的通電順序，就要切換位置傳感器的輸出信號(hào)。(a)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) (b)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，Wa,Wb,Wc輸出信號(hào)；逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，W’a,W’b,W’c輸出信號(hào)。

正反轉(zhuǎn)控制邏輯圖7.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材二相導(dǎo)通方式傳感器信號(hào)與功率管開關(guān)導(dǎo)通邏輯關(guān)系正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)H1H2H3導(dǎo)通管H1H2H3導(dǎo)通管101V1V2101V4V5100V2V3001V3V4110V3V4011V2V3010V4V5010V1V2011V5V6110V6V1001V6V1100V5V67.永磁無刷直流電機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.無位置傳感器控制

無位置傳感器控制是指無機(jī)械式位置傳感器，即不在無刷直流電動(dòng)機(jī)的定子上直接安裝位置傳感