自动控制元件 哈工大出版 第六章课件 无刷直流电动机1112I.ppt

2011-2012 2011-2012 学年第一学期学年第一学期概述概述?用电子开关电路和位置传感器代替电刷和换向器,具有直流电动机的优点,又无电刷。?不用电刷的换向器——电子换向器。?优点:力矩大,控制容易。?缺点:结构比较复杂。?应用:越来越多。 sin , 90 T K ??? ?? 无刷直流电动机的结构无刷直流电动机的结构?电动机本体、位置传感器和电子控制与开关电路三部分。?电枢绕组放在定子上,磁极放在转子上,结构简单。?转子是永磁磁极。?电枢绕组是多相绕组,常用的是三相对称绕组。各相绕组与开关电路中的功率开关元件连接。 位置传感器位置传感器?作用:检测转子磁场相对于定子绕组的位置,并发出信号, 控制功率放大元件通、断或改变定子绕组的电流。?种类: 1 )霍尔元件,位置测量精度低,但结构简单,价格低。 2)以旋转变压器、光电码盘为代表的通用角位移传感器, 位置测量精度高,但结构复杂,价格高。?霍尔元件:利用霍尔效应的半导体器件。?电势、电流和磁密的方向符合右手定则,即磁密 B垂直穿过右手心,四指指向电流方向,则拇指的方向就是电势的正方向。?检测磁场的大小和方向。 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机的工作原理? 霍尔电机工作原理? 1. 两极四相电机 sin T K ??0T?? 2. 两极三相电机?6个通电状态(双绕组) sin T K ??0T??无刷直流电机工作原理: 定子绕组轮流导电,形成步进式旋转磁场,带动转子不断转动。?步进电机绕组换流由外加脉冲信号控制。无刷直流电机绕组换流信号来自本身的传感器。?上述无刷电机定、转子磁场轴线夹角θ为 90 o左右,与直流电机相似。 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机的工作原理?绕组通电的不同状态的数目记为 N,设绕组相数为 m ,则有-例如,前述 2极4相电机,单相通电, N=4;2极3相电机双向通电, N=6。?每相绕组导电时,转子所能转过的空间角度(电角)称为导通角。对于 3相和 4相电机, ?电枢磁势磁场轴线不变,转子所能转过的角度(电角)称为磁状态角,它就是磁势向量图中相邻磁势向量的夹角。磁势向量的数目等于状态数 N,故有, ?定子和转子磁势夹角(电角)为, 1, 2 N km k ? ? mm c?? 2360 ???NN m?? 2360 ??? 1 180 90 90 2 mN ? ?? ????? ? 通电状态与磁状态角通电状态与磁状态角 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机的工作原理?定子和转子磁场间的力矩为?变化范围较大,无刷直流电动机瞬时转矩波动较大。?电机幅频特性总是随频率的升高而下降。所以电磁转矩波动的不利影响,低速时较大。 单向转动的电机与可逆转的电机单向转动的电机与可逆转的电机?位置传感器的输出信号处理电路不同,功放电路不同。差别较大。? sin KT em?? 转矩波动转矩波动 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机的工作原理 动态方程动态方程?无刷直流电动机就是采用电子换向器的直流电机。?电压平衡方程式和转矩平衡方程式分别为?动态方程、动态框图、传递函数与直流电动机完全相同。?控制无刷直流电机的电压就可以调节电动机的速度。 cteTt JiKTKt iL Riu??????d d,d d?? 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机的工作原理