无刷直流电动机控制系统文献综述

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1、毕业设计文献综述毕业设计文献综述文献综述----无刷直流电动机的设计河南工程学院陈浩关键词无刷电机直流电动机发展史引言：无刷直流电机既有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又能象直流电机那样，运行效率高，无励磁损耗，调速性能好，所以在仪器仪表、化工、轻纺、医疗仪器和家用电器等各个领域特别是在高新技术领域有着日益广泛的应用。由于无刷直流电机是一种特殊的永磁同步电动机，其定子由三相绕组组成，电源通过驱动电路供给定子绕组脉宽调制(PWM)形的方波电流，其转子由瓦型永久磁铁制成并进行特别的磁路处理，以产生梯形波的气隙磁场，从

2、而使转子在合成磁场力的作用下产生转动。因此一般的无刷直流电机都应配备转子磁极位置检测器如霍尔元件或其它检测传感器，要根据转子磁极位置的变化及时对组成驱动电路的三相逆变器换相，同时形成转速反馈环进行转速控制。定子电流则通过主回路的电流传感器检测并反馈构成电流环.一、无刷直流电动机发展历史与趋势无刷直流电动机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。1831年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的基本理论基础。，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械装置，人们曾对此做个长期的探索。早在1915年美国人兰格米（Langmill）

3、发明了带控制的栅极的水银整流器制成了直流变交流的逆变装置。科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。开关型晶体管的研制成功，为创造新型直流电动机——无刷直流电动机带来了生机。1955年美国D.哈利森（Harrison）毕业设计文献综述等人首次申请用晶体管换向线路替代电动机电刷接触的专利。这就是无刷直流电动机的雏形。经过反复的试验和不断的实践，人们终于找到了用位置传感器和电子换向线路来代替有刷直流电动机的机械换向装置，从来为直流电动机的发展开辟了新的途径。六十年代初期，以接近某物而动作的接近开关式位置传感器、电磁谐振式位置传感器和高

4、频和、耦合式位置传感器相继问世。之后有出现了磁电耦合式和光电式位置传感器。半导体技术的迅速发展，使人们对1879年美国人霍尔发现的霍尔效应再次发生了很大的兴趣。经过多年的努力，终于在1962年试制成功了借助霍尔元件来实现换流的无刷直流电动机。随着比霍尔元件的灵敏度高千倍左右的磁敏二极管的出现，七十年代的初期，又试制成功了借助磁敏二极管实现换流的无刷直流电动机。接着还出现了无位置传感器的无刷直流电动机。现在无刷直流电机既有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又能象直流电机那样，运行效率高，无励磁损耗，调速性能好，所以在

5、仪器仪表、化工、轻纺、医疗仪器和家用电器等各个领域特别是在高新技术领域有着日益广泛的应用。三、无刷直流电动机的分类及特点无刷直流电动机，按照它的工作特性，基本上可以分为两大类：1、具有直流电机特性的无刷直流电动机这类电动机由直流电源供电，借助位置传感器来检测主转子的位置，所检测出的信号去触发相应的电子换向线路以实现无接触式换流。很显然，这种无刷直流电动机具有有刷直流电机的各种运行特性。2、具有交流电动机的特性的无刷直流电动机这类电动机也由直流电源供电，但通过逆变器将直流电变换成交流电，然后去驱动一般的异步电动机或同步电动机。因此它们

6、具有异步电动机或同步电动机的各种运行特性。严格说来，只有具有直流电动机的特性才能称为“无刷直流电动机”。无刷直流电动机的最大特点，就是没有换向器（整流子）和电刷组成的机械接触结构。加之，它通常采用永磁体为转子，没有激磁损耗；发热的电枢绕组又通常装在外面的定子上，这样，热阻较小散热容易。因此无刷直流电机没有换向火花，没有无线电的干扰，寿命长，运行可靠，维护简便。此外，它的转速不受机械换向的限制，采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以采用在每分钟高达几十万转的转速中运行。其主要特点有：1）高效率：其效率比同容量异步电动机提高5%-12%。2）功

7、率因子高：无刷直流电动机无需从电网吸取激磁电流，功率因子接近1。3）启动转矩大，启动电流小：无刷直流电动机的机械特性和调节特性与他激直流电动机枢控时相应特性类似，所以它的启动转矩大，启动电流小，调速范围宽.毕业设计文献综述4）电动机出力高：该电动机在体积和最高工作转速相同时，较异步电动机输出功率提高30%。5）适应性强：电源电压偏离额定值+10%或-15%，环境温度相差40K以及负载转矩从0-100%额定转矩波动时，无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态偏差，不大于设定转速的±1%。6）无刷直流电动机是一种自控式调速系统，它无需像

8、普通同步电动机那样需要启动绕组；在负载突变时，不会产生振荡和失步。8）无刷直流电动机适合长期低速运转、频繁启动的场合，这是变频调速器拖动Y系列电动机不可能实现的。四、无刷直流电动机系统的组成无刷直流电动机基本上有二种方案。其中一种方案