永磁无刷直流电机电机控制资料.ppt

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1、永磁无刷直流电机永磁无刷直流电机原理深圳大学轨道交通学院永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院直流电源逆变器电机本体输出控制信号控制器位置检测器控制系统组成简图磁极静止，电枢旋转f=IBla，这个力形成电磁转矩根据左手定则，线圈在这个转矩作用下将按逆时针方向旋转当载流导体转过180度后，借助电刷-换向片改变导体中电流方向永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院二、无刷直流电动机的工作原理传统直流电动机的工作原理电枢磁极换向片永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院直流电动机内部电磁过程的特点总结定子侧为静止的主极励磁磁势；转子(电枢）侧由外部电刷的直流电源供电，内部绕组电流以

2、及感应的电势为交流。由换向器和电刷完成上述逆变过程的转换；电刷是电枢电流的分界线，其位置决定了转子电枢电流的换流时刻。因此，电刷与换向片配合起到了检测转子位置的作用；尽管转子在不停的旋转，但由于电刷相对主极静止不动，因此，电枢磁势与主极磁势相对静止；电枢磁势与主极磁势空间互相垂直，确保了直流电动机可以产生最大的电磁转矩；永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院直流电动机的不足电刷的磨损与维护；机械式换向火花，限制了应用场合；难以实现高速运行；解决措施：要点总结电刷和换向器起到了与转子位置有关的机械式逆变器作用；定子侧的直流励磁磁势和转子电枢磁势两者相对静止且相互垂直；通

3、过电力电子式逆变器完成直流到交流的转换；通过转子位置传感器检测转子位置，完成换向片与电刷的作用，以决定换流时刻；考虑到实现的方便性，定、转子位置颠倒，组成反装式直流电动机。永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院定子磁极，采用集中绕组转子磁极转子位置检测驱动电路，逆变器组成电子开关机电一体化产品无刷直流电动机原理电机本体电机本体转子位置检测电子开关永磁无刷直流电动机的原理框图永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院定子绕组采用整距、集中绕组永磁体粘接至转子表面，呈隐极式结构电动机本体永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院(a)永磁转子结构型式(a)表面贴装式；(b)内嵌式.1

4、－磁钢；2－铁心(b)逆变器结构星形三相三状态星形三相六状态永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院星形四相四状态封闭三相六状态正交两相四状态封闭四相四状态永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院转子位置传感器(1)磁敏式位置传感器—霍尔元件永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院外形电路原理开关特性霍尔集成电路永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院(2)电磁式位置传感器永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院高频励磁输入输出绕组转子磁心定子磁心永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院(3)光电式位置传感器遮光盘一相导通星形三相三状态1）H1受光，V1导通，A相流过电流，产生磁势Fa。电

5、流路径：电源正极—A相绕组—V1管—电源负极。2）电机顺时针转过120度后，H1被遮光，H2受光，V1关断，V2导通，B相绕组通入电流，产生磁势Fb。3）再转过120度，C相导通。永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院A相通电B相通电C相通电A相通电上述过程可以看成按一定顺序换相通电的过程，或者磁场旋转的过程，定子各相绕组在气隙中所形成的旋转磁场是跳跃运动的，一周内有三种状态，每种磁场状态持续120°，他们跟踪转子并与转子的磁场相互作用，产生驱使转子旋转的电磁转矩。150°30°转子每转过120度，功率管换流一次，定子磁场状态就改变

6、一次，电机有三个磁状态。每个功率管导通120度（1/3周期）。磁场为跳跃式步进磁场。因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六状态。永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院A相通电B相通电C相通电A相通电150°30°二相导通星形六状态永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院每隔60°换流一次;任何瞬时有两只开关器件同时导通；每个开关器件导通120°永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院永磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院永

7、磁无刷直流电机深圳大学轨道交通学院由此绘出一个周期内定子三相绕组在不同时刻三相电流所产生的定子合成磁势与转子永磁磁势之间的关系如图所示。在一个周期内三相定子绕组在空间共产生六个定子合成磁势；转子每转过电角度，定子绕组则换流一次，相应的定子合成磁势就跳变一次。每个定子合成磁势在时间上持续1/6周期（电角度）；在这六个连续跳变的定子合成磁势作用下，转子永磁磁势随转子旋转；尽管定子合成磁势是跳变的，但其平均转速却与转子转速保持同步，亦即在平均意义上与相对静止。从而保证了有效电磁转矩的产生，而且转子转速为同步速。电枢磁势在与转子磁极轴线垂直的电角度范围内变化，亦即使两者