无刷直流电机控制基础

《无刷直流电机控制基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、AN885无刷直流（BLDC）电机基础著者：PadmarajaYedamale定子MicrochipTechnologyInc.BLDC电机的定子由铸钢叠片组成，绕组置于沿内部圆周轴向开凿的槽中（如图3所示）。定子与感应电机的引言定子十分相似，但绕组的分布方式不同。多数BLDC电机都有三个星型连接的定子绕组。这些绕组中的每一个无刷直流（BrushlessDirectCurrent，BLDC）电机是都是由许多线圈相互连接组成的。在槽中放置一个或多一种正快速普及的电机类型，它可在家用电器、汽车、个线圈，并使它们相互连接组成绕组。沿定子圆周分布航空航天、消费品、医疗、工业自动化设备和仪器等行这些绕

2、组，以构成均匀分布的磁极。业中使用。有两种类型的定子绕组：梯形和正弦电机。以定子绕组正如名称指出的那样，BLDC电机不用电刷来换向，而中线圈的互连方式为依据来区分这两种电机，不同的连是使用电子换向。BLDC电机和有刷直流电机以及感应接方式会产生不同类型的反电动势（Electromotive电机相比，有许多优点。其中包括：Force，EMF）。更多信息，请参见“反电动势的定义”。•更好的转速－转矩特性正如它们的名称所示，梯形电机具有梯形的反电动势，•快速动态响应正弦电机具有正弦形式的反电动势，如图1和图2所示。除了反电动势外，两类电机中的相电流也有梯形和正弦•高效率之分。这就使正弦电机输出的转

3、矩比梯形电机平滑。但•使用寿命长是，随之会带来额外的成本，这是因为正弦电机中线圈•运转无噪音在定子圆周上的分布形式会使绕组之间有额外的互连，•较高的转速范围从而增加了耗铜量。此外，由于输出转矩与电机体积之比更高，使之在需要根据控制电源的输出能力，选择定子的额定电压合适的着重考虑空间与重量因素的应用中，大有用武之地。电机。48伏或更低额定电压的电机适用于汽车、机器人在本应用笔记中，我们将详细讨论BLDC电机的构造、和小型机械臂运动等应用。100伏或更高额定电压的电工作原理、特性和典型应用。描述BLDC电机时常用术机适用于家用电器、自动化和工业应用。语的词汇表，请参见附录B：“词汇表”。构造和工

4、作原理BLDC电机是同步电机中的一种。也就是说，定子产生的磁场与转子产生的磁场具有相同的频率。BLDC电机不会遇到感应电机中常见的“差频”问题。BLDC电机可配置为单相、两相和三相。定子绕组的数量与其类型对应。三相电机最受欢迎，使用最普遍。本应用笔记主要讨论三相电机。2007MicrochipTechnologyInc.DS00885A_CN第1页AN885图1：梯形反电动势06012018024030036060相A-B相B-C相C-A图2：正弦反电动势06012018024030036060相A-B相B-C相C-ADS00885A_CN第2页2007MicrochipTechnolo

5、gyInc.AN885图3：BLDC电机的定子冲压槽定子绕组2007MicrochipTechnologyInc.DS00885A_CN第3页AN885转子单位体积的磁场密度高，生成相同转矩所需的体积小。同时，这些合金磁体能改善体积与重量之比，比使用铁转子用永磁体制成，可有2到8对磁极，南磁极和北磁氧体磁芯的同体积电机产生的转矩更大。极交替排列。稀土合金磁体有钕（Nd）、钐钴（SmCo）以及钕铁硼要根据转子中需要的磁场密度选择制造转子的合适磁性铁氧体合金（NdFeB）等。进一步提高磁通密度，缩小材料。传统使用铁氧体来制造永磁体。随着技术的进转子体积的研究仍在持续进行中。步，稀土合金磁体正越

6、来越受欢迎。铁氧体比较便宜，图4展示了转子中不同磁体排列的横截面。但缺点是给定体积的磁通密度低。相比之下，合金材料图4：转子磁体横截面NSSNNSSSNNNSSNNS圆形铁芯，磁极圆形铁芯，矩形圆形铁芯，矩形磁极分布在圆周上磁极嵌在转子上插入转子铁芯中霍尔传感器和有刷直流电机不同，BLDC电机的换向是以电子方式注：霍尔效应原理：磁场会对位于其中的带电控制的。要使BLDC电机转动，必须按一定的顺序给定导体内运动的电荷载流子施加一个垂直于子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得其运动方向的力，该力会使正负电荷分别电，知道转子的位置很重要。转子的位置由定子中嵌入积聚到导体的两侧。这在薄而平的

7、导体中的霍尔效应传感器检测。尤为明显。电荷在导体两侧的积累会平衡磁场的影响，在导体两侧建立稳定的电势多数BLDC电机在其非驱动端上的定子中嵌入了三个霍差。产生这一电势差的过程就叫做霍尔效尔传感器。应，由E.H.Hall在1879年发现。每当转子磁极经过霍尔传感器附近时，它们便会发出一个高电平或低电平信号，表示北磁极或南磁极正经过该传感器。根据这三个霍尔传感器信号的组合，就能决定换向的精确顺序。DS00885A