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1、第第44部分部分無刷直流電動機無刷直流電動機及其控制系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)PermanentMagnetBrushlessDCMotors(PMBLDCMs)1三相三狀態(tài)BLDCM原理傳感器：H1=1H2=0H3=1導通相：B2傳感器：H1=1H2=0H3=0導通相：B3傳感器：H1=1H2=1H3=0導通相：C4傳感器：H1=0H2=1H3=0導通相：C5傳感器：H1=0H2=1H3=1導通相：A6傳感器：H1=0H2=0H3=1導通相：A7傳感器：H1=1H2=0H3=1導通相：B81.11.1無刷直流電動機系統(tǒng)無刷直流電動機系
2、統(tǒng)1.1.1基本組成直流電源逆變器電機本體輸出位置檢測器控制信號控制器無刷直流電機構成框圖91.電動機本體定子永磁轉子傳感器定子傳感器轉子(b)定轉子實際結構(a)結構示意圖無刷直流電動機結構10NSNNSNNNSSSSSSNNSSNSSNSNNSNN表面式磁極嵌入式磁極環(huán)形磁極內轉子結構形式11外轉子永磁體繞組內定子實際電機結構示意圖外轉子無刷直流電動機122.逆變器1)非橋式（半橋式）——半控型USUSABCABCDa)三相半橋主電路b)四相半橋主電路132.逆變器2)橋式——全控型VT1VD1VT3VD3VT5VD5AU
3、SCBVT4VD4VT6VD6VT2VD2c)星形聯(lián)結三相橋式主電路142.逆變器2)橋式——全控型VT1VD1VT3VD3VT5VD5UASVT4VD4VT6VD6VT2VD2CBd)三角形聯(lián)結三相橋式主電路152.逆變器2)橋式——全控型ABUSe)正交兩相全控型主電路162.逆變器2)橋式——全控型AUSDBCf)封閉形聯(lián)結四相橋式主電路17主電路選擇原則繞組利用率：三相繞組優(yōu)于四相、五相繞組轉矩脈動：相數(shù)越多，轉矩脈動越小電路成本：相數(shù)越多，電路成本越高星形聯(lián)接三相橋式主電路應用最多183.位置檢測器磁敏式光電式有位置
4、傳電磁式感器位檢測接近開關式置正余弦變壓器檢編碼器測器反電動勢檢測無位置傳續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測感器定子三次諧波檢測檢測瞬時電壓方程法194.控制器分立元件加少量集成電路構成的模擬控制系統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)基于專用集成電路的控制系統(tǒng)控制數(shù)?；旌峡刂葡到y(tǒng)器數(shù)字控制系統(tǒng)全數(shù)字控制系統(tǒng)控制器是無刷直流電動機正常運行并實現(xiàn)各種調速伺服功能的指揮中心201.1.21.1.2基本工作原理基本工作原理永磁無刷直流電機系統(tǒng)圖控制電路對轉子位置傳感器檢測的信號進行邏輯變換后產(chǎn)生脈寬調制PWM信號，經(jīng)過驅動電路放大送至逆變器各功率開關管，從而控制電動機
5、各相繞組按一定順序工作，在電機氣隙中產(chǎn)生跳躍式旋轉磁場。21工作原理轉子每轉過60o，逆變器開關管換流一次、定子磁狀磁極圖示位置→位置信號磁極轉過60o圖示位置o→態(tài)改變一次，電機有6個磁狀態(tài)，三相各導通120—→—邏輯變換兩相導通三相六狀態(tài)→V1、V6開通位置信號→邏輯變換→A、B相導通→I:E+-A-→V1、V2開通→A、C轉子磁場順時針連續(xù)旋轉、定子磁場隔相導通→60I:E+O跳躍旋轉-A-C-E-B-E-→電機順時針旋轉——自同步電機自同步電機→電機順時針旋轉22兩相導通星形三相六狀態(tài)時繞組和開關管導通順序表231.1
6、.3無刷直流電動機與永磁同步電動機由變頻器供電的永磁同步電動機加上轉子位置閉環(huán)控制系統(tǒng)后構成自同步永磁電動機，既具有永磁直流電動機的優(yōu)異調速性能，又實現(xiàn)了無刷化。無刷直流電動機出力大、控制簡單、成本低，其調速性能已能達到低速轉矩脈動小于3％、調速比大于1:10000的水平，因而越來越多地受到人們的青睞。無刷直流電動機與永磁同步電動機兩種驅動模式的波形比較如下圖所示。24B?B?OO?t?teaeaOO?t?tiaiaOO?t?tTaTaOO?t?tTeTeOO?t?t(a)無刷直流電動機(b)永磁同步電動機251.2無刷直流電
7、動機的主電路及其工作方式無刷直流電動機的主電路主要有星形聯(lián)結三相半橋式、星形聯(lián)結三相橋式和角形聯(lián)結三相橋式三種形式。1.2.11.2.1星形連接三相半橋主電路星形連接三相半橋主電路USABCVT1VT2VT3H1H2H326在三相半橋主電路中，位置信號有1/3周期為高電平、2/3周期為低電平，各傳感器之間的相位差也是1/3周期，如圖所示。H10120240360480?tH20120240360480?tH30120240360480?t旋轉磁場在360?電角度范圍內有三種磁狀態(tài)，每種磁狀態(tài)持續(xù)120?電角度。我們把這種工作方
8、式叫做單相導通星形三相三狀態(tài)。271.2.21.2.2星形連接三相橋式主電路星形連接三相橋式主電路+VT1VT3VT5ABUSCVT4VT6VT2-位置檢測器的三個輸出信號通過邏輯電路控制這些開關管的導通和截止，其控制方式有兩種：二二導通二二導通方式和三三導通方式。281.二
