无刷直流电机ppt课件.ppt

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1、无刷直流电动机的原理及控制1一、无刷直流电机的特点应用三、无刷直流电机的工作原理二、无刷直流电机的结构组成四、无刷直流电机的控制系统五、无刷直流电机的控制方法直流电机的优点：线性机械特性、调速范围宽控制电路简单、启动转矩大直流电机的缺点：结构中带有电刷和换向器，影响了调速的精度直流无刷电动机的产生：用电子换向装置代替机械换向装置，同时保留了直流电机和交流电机的优点3一、无刷直流电机的特点和应用电子换向（相）换向（相）又可以称为“换流”。在无刷直流永磁电机中，来自转子位置传感器的信号，经处理后按一定的逻辑程序，驱使某些与电枢绕组相连接的功率开关晶体管在某

2、一瞬间导通或截止，迫使某些原来没有电流的电枢绕组内开始流通电流，某些原来有电流的电枢绕组内开始关断电流或改变电流的流通方向，从而迫使定子磁状态产生变化。我们把这种利用电子电路来实现电枢绕组内电流变化的物理过程称为电子换向（相）或“换流”。每“换流”一次，定子磁状态就改变一次，连续不断地“换流”，就会在工作气息内产生一个跳跃式的旋转磁场。（5）汽车；（1）计算机外围设备，如软驱、硬盘、光驱等；（2）办公自动化设备：如打印机、扫描仪、绘图仪等；（3）家电产品：如洗衣机、空调、风扇等；（4）印象设备：如VCD、摄像机、录像机等；（6）数控机床；（7）医疗设备等方面和

3、领域。无刷直流电机的应用：7二、无刷直流电机的结构组成1.基本组成无刷直流电机构成框图82.无刷直流电动机结构（与直流电机相反）（a）结构示意图(b)定转子实际结构3.位置检测器位置检测器有位置传感器检测无位置传感器检测霍尔式（霍尔元件）光电式（光耦合器件）电磁式（高频线圈）反电动势检测续流二极管工作状态检测定子三次谐波检测瞬时电压方程法（控制算法）10电磁式位置传感器定、转子磁芯均由高频导磁材料(如软磁铁氧体)制成。定子有6个级，间隔的三个极为同一绕组，接高频电源，作为励磁极，其他为感应极，作为输出端。电机运行时，输入绕组中通以高频激磁电流，当转子扇形磁芯处

4、在输出绕组下面时，输入和输出绕组通过定、转子磁芯耦合，输出绕组中则感应出高频信号，经滤波整形和逻辑处理后，即可控制逆变器开关管。（利用电磁效应）光电式位置传感器固定在定子上的几个光电耦合开关和固定在转子轴上的遮光盘所组成每只光电耦合开关是由相互对着的红外发光二极管(或激光器)和光电管(光电二极管，三极管或光电池)所组成。红外发光二极管(或激光器)通上电后，发出红外光(或激光)；当遮光盘随着转轴转动时，光线依次通过光槽(孔)，使对着的光电管导通，相应地产生反应转子相对定子位置的电信号，经放大后去控制功率晶体管，使相应的定子绕组切换电流。光电式位置传感器产生的电信

5、号一般都较弱，需要经过放大才能去控制功率晶体管。但它输出的是直流电信号，不必再进行整流。（利用光电效应）图中两个霍尔元件H1和H2以间隔90°电角度粘于电机定子绕组A和B的轴线上，并通上控制电流，电机转子磁钢兼作位置传感器的转子。当电机转子旋转时磁钢N极和S极轮流通过霍尔元件H1和H2，因而产生对应转子位置的两个正的和两个负的霍尔电势，经放大后去控制功率晶体管导通，使四个定子绕组轮流切换电流。霍尔无刷直流电动机结构简单，体积小，但安置和定位不便，元件片薄易碎，对环境及工作温度有一定要求，耐震差。霍尔式位置传感器（利用霍尔效应）普通直流电动机的电枢在转子上，而定

6、子产生固定不动的磁场。为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反。13三、无刷直流电机的工作原理1.机械结构（无刷）无刷直流电机系统图控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕组按一定顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。2.控制电路15无刷直流电动机原理图（三相光电

7、式位置传感器）旋转磁场在一周内有3种状态，每种磁状态持续120°，他们跟踪转子，并与转子的磁场相互作用，产生推动转子继续转动的转矩，如此周期重复下去。16无刷直流电机的定子绕组连接主要有：（1）星形联结三相半桥式；（2）星形联结三相桥式；（3）角形联结三相桥式。三种形式，星形联结三相桥式应用最多。3.定子绕组连接方式17星形连接三相桥式主电路位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通方式和三三导通方式。二二导通方式开关管的导通顺序决定共有6种导通状态，间隔60°电角度改变一次导通状态，每改变一次状态更换一个开关管

8、，每个开关管导通120°电角度，每相绕