对于制冷组件中电机的控制方法

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1、对于制冷组件中电机的控制方法首先分析制冷组件中的电机的结构，提出了使用无传感器驱动技术。在驱动设计的过程中，需解决电机的位置的定位，提出了检测过零点切换控制的启动方法。同时解决了位置估算及补偿方法。全部控制功能使用DSP软件算法实现，从而增加了驱动的灵活性，可以满足用户的不同需求。1.永磁无刷直流电机的工作原理1.1永磁无刷直流电机系统的组成永磁无刷直流电机系统主要由电机本体、转子位置传感器以及由逆变器和控制器组成的电子换相电路等三部分组成，系统整体结构如图1-1所示。永磁无刷直流电机本质上是一种内外倒置的直流电机。在一般的普通直流电机中，定子是永磁体，转子上有绕组，对绕组通电，通过使

2、用换向器和电刷将转子中的电流反向来产生旋转或运动的磁场。而与之相反，在无刷直流电机中绕组在定子上，转子是永磁体。要使转子转动，必须存在旋转或运动的磁场。对应三相六状态120°通电方式的电机来说，同一时刻只为其中的两相通电，以使磁场旋转，同时，为了防止永磁体转子被定子锁死，在知道转子磁极精确位置的前提下，必须以特定的方式按顺序为定子通电。图1-1永磁无刷直流电机系统整体结构图图1-2为常用的电压源型逆变器供电给无刷直流电机的主电路及电机等效电路，无刷直流电机为三相星型连接，中点不引出。图中，ud为直流母线电压，VT1-VT6为六个功率器件（IGBT），VD1-VD6为六个反并联在IGBT

3、上的续流二极管，C为直流母线上的电解电容，m为直流母线电压中点，三相绕组星型连接点n为电机中点，g为直流母线电压地。转子位置传感器一般安装在电机转子上。无刷直流电机控制系统的基本原理就是利用转子位置传感器来依次触发六个功率器件中的两个导通，在绕组中建立旋转的磁场，并使该磁场与转子永磁体磁场成一定角度，以产生电磁转矩，驱动电机旋转。图1-2无刷直流电机主电路及等效电路图1.2永磁无刷直流电机的换相工作原理无刷直流电机换相时序与转子位置息息相关。假设电机磁极对数为1，电机转子初始位置如图1-4所示，其中a、b、c为从图1-2中逆变器三个桥臂上引入的三相电源信号。AX、BY和CZ为电机三相定

4、子绕组，X、Y、Z与电机中点n连接在一起，转子位置N极方向与b相绕组所在平面导体重合时定义为转子位置的零位，即图1-4中的0θ=°对应的位置。图1-4无刷直流电机转子初始位置图根据无刷直流电机三相六状态120°工作原理，在一个电周期内，电机共有6种工作区间（见图1-3），每60°换相一次，换相顺序为：VT6VT1、VT1VT2、VT2VT3、VT3VT4、VT4VT5、VT5VT6。现在以第一个区间VT6VT1为例来分析电机换相原理。图1-5VT6和VT1导通区间转子位置及磁势图假设电机转子位置θ在0°~60°之间变化，定义三相定子绕组电流正方向从A、B、C端流入，X、Y、Z端流出，这

5、里用⊗表示电流流入，⊙表示电流流出。为使转子顺时针转动（如图1-5中ω箭头方向所示），由定子磁场和转子永磁体磁场相互作用产生电磁转矩的方向必须与转速ω方向相同，此时，应给VT6和VT1通电，则电流由a相绕组端A流入，b相绕组端B流出，如图1-5所示。(a)VT6VT1(b)VT1VT2(c)VT2VT3(d)VT3VT4(e)VT4VT5(f)VT5VT6图1-6一个电周期六个工作扇区换相完成时的转子位置及磁势图根据电磁感应定律，a、b相定子电流产生的磁势Fa与Fb的合成磁势为Fs，转子永磁体产生的磁势为Fr。当0θ=°时，如图1-6(a)，定子合成磁势与转子磁势的夹角为120°，此时

6、产生的电磁转矩为顺时针方向，与转速方向一致，随着转子的顺时针旋转，转子磁势方向也在顺时针旋转，θ由0°开始增大，当30θ=°时，定子合成磁势与转子磁势的夹角为90°，此时产生的转矩最大。此后，随着θ的继续增大，定子合成磁势与转子磁势的方向逐渐偏离垂直方向，转矩逐渐减小，当60θ=°时，二者之间的夹角减小到60°，此时与0θ=°位置产生的转矩相同。因此，为能够保证转矩不再继续减小，即转子能继续顺时针旋转下去，定子合成磁势的方向需要改变，样定子绕组必须进行换相，即关断VT6，开通VT2，则a相电流为正、c相电流为负，定子合成磁势顺时针步进60°，定子合成磁势与转子磁势的夹角又重新回到120

7、°，如图1-6(b)所示，此时产生的转矩与换相前相等，随着转子继续顺时针转动，上述夹角继续减小，当减小到60°时，又继续下一次换相，重复前面的过程，如此周而复始。图1-6为6个工作扇区换相完成时的转子位置及磁势图。由图可知，转子旋转一周，功率器件完成六次换流，定子电流产生的合成磁势在空间跳变六次，定子合成磁势Fs是一个旋转的磁动势，并且与转子磁势的夹角始终在120°~60°变化，因此Fs将“吸引”转子永磁体磁场旋转。由图1-6可知，每次换相完成