chap07永磁無刷直流電機課件

永磁無刷直流電機7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材一、問題的提出直流電動機雖然具有優(yōu)良的調(diào)速和起動特性，但由于存在電刷和換向器，需要經(jīng)常性維護，并且會產(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機就是為了克服換向器和電刷的滑動接觸而發(fā)展起來的新型直流電動機。二、無刷直流電動機的工作原理7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材有刷直流電動機工作原理磁極靜止，電樞旋轉(zhuǎn)f=IBla，這個力形成電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)左手定則，線圈在這個轉(zhuǎn)矩作用下將按逆時針方向旋轉(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.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材永磁無刷直流電動機的原理框圖7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材電動機本體7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材(2)電磁式位置傳感器(3)光電式位置傳感器7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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，電機有三個磁狀態(tài)。每個功率管導(dǎo)通120度（1/3周期）。磁場為跳躍式步進磁場。因此，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為脈動轉(zhuǎn)矩。減小轉(zhuǎn)矩脈動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.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材二相導(dǎo)通星形六狀態(tài)7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材定子合成磁場仍為跳躍式旋轉(zhuǎn)，步進為60度，即1/6周期。每轉(zhuǎn)60度，逆變器開關(guān)管換流一次，有六個狀態(tài)。每個功率管（每相繞組）導(dǎo)通120度。V1V6導(dǎo)通 V1V2導(dǎo)通7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材三、運行特性1.基本方程永磁無刷直流電動機的基本物理量有：反電勢、電樞電流、電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等。它們的表達式與電機氣隙磁場分布、繞組形式密切相關(guān)。永磁無刷直流電動機有正弦波和方波之分。7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材2.機械特性7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材機械特性曲線調(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械式換向器。因此，電子控制系統(tǒng)是永磁無刷直流電機不可缺少的組成部分。7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。2.正、反轉(zhuǎn)控制有刷電機：改變勵磁磁場的極性或電樞電壓的極性。無刷電機：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反轉(zhuǎn)，而是通過改變繞組的通電順序來改變電機轉(zhuǎn)向。7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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。(a)順時針方向旋轉(zhuǎn) (b)逆時針方向旋轉(zhuǎn)7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材順時針方向旋轉(zhuǎn)時，Wa,Wb,Wc輸出信號；逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，W’a,W’b,W’c輸出信號。

正反轉(zhuǎn)控制邏輯圖7.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材二相導(dǎo)通方式傳感器信號與功率管開關(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.永磁無刷直流電機普通高等教育“十一五”國家級規(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械式位置傳感器，即不在無刷直流電動機的定子上直接安裝位置傳感