《直流无刷电机》课件.ppt
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1、直流无刷电机PPT课件 本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!学习完请自行删除,谢谢!本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!学习完请自行删除,谢谢!本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!学习完请自行删除,谢谢!本课件本课件PPT仅供大家学习使用仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!学习完请自行删除,谢谢!3.3 无刷直流电动机 Brushless Direct Current Motor,BLDC 1 1、无刷直流电动机构造、无刷直流电动机构造2 2、无刷直流电动机工作原理、无
2、刷直流电动机工作原理3 3、无刷直流电动机电机特性、无刷直流电动机电机特性4 4、PWMPWM控制技术控制技术1.1.构造构造n n由定子、转子、位置传感器及换相电路组成由定子、转子、位置传感器及换相电路组成 n n定子采用叠片构造并在槽内铺设绕组的方式定子采用叠片构造并在槽内铺设绕组的方式 n n定子绕组多采用三相并以星形方式连接定子绕组多采用三相并以星形方式连接 n n将永磁体贴装在非导磁材料外表或镶嵌在其内构成。将永磁体贴装在非导磁材料外表或镶嵌在其内构成。n n大局部大局部BLDCBLDC采用外表安装方式。采用外表安装方式。n n多为多为2 2到到3 3对极的。对极的。n n磁性材料多
3、采用具有高磁通密度的稀土材料,如銣磁性材料多采用具有高磁通密度的稀土材料,如銣铁硼等铁硼等 n n构造上构造上BLDCBLDC与与PMSMPMSM有些相似,但有两点不同:有些相似,但有两点不同:n nBLDCBLDC的转子磁极经专门的磁路设计,可获得梯形的转子磁极经专门的磁路设计,可获得梯形波的气隙磁场。而波的气隙磁场。而 PMSM PMSM的气隙磁场是正弦波的。的气隙磁场是正弦波的。n nBLDCBLDC的定子绕组构造使之产生的反电势是梯形波的定子绕组构造使之产生的反电势是梯形波的。而的。而 PMSM PMSM绕组构造产生正弦型的反电势。绕组构造产生正弦型的反电势。PMSMPMSM定子绕组产
4、生正弦型的反电势定子绕组产生正弦型的反电势BLDCBLDC的定子绕组产生的反电势是梯形波的定子绕组产生的反电势是梯形波附:电角度和机械角度n n机械角度是指电机转子的旋转角度机械角度是指电机转子的旋转角度,由由mm表示;表示;n n电角度是指磁场的旋转角度,由电角度是指磁场的旋转角度,由ee表示。表示。n n当转子为一对极时,当转子为一对极时,m=em=e;n n当转子为当转子为n n对极时,对极时,e=nme=nm。2.工作原理1 1旋转磁场的产生旋转磁场的产生 假定电机定子为假定电机定子为3 3相相6 6极,星型连接。转子为一极,星型连接。转子为一对极。对极。n n电流方向不同时,产生的磁
5、场方向不同。电流方向不同时,产生的磁场方向不同。n n假设绕组的绕线方向一致,当电流从假设绕组的绕线方向一致,当电流从A A相绕组流进,相绕组流进,从从B B相绕组流出时,电流在两个绕组中产生的磁动相绕组流出时,电流在两个绕组中产生的磁动势方向是不同的。势方向是不同的。6步通电顺序n n三相绕组通电遵循如下规那么:三相绕组通电遵循如下规那么:n n 每步三个绕组中一个绕组流入电流,一个绕组流出电流,一每步三个绕组中一个绕组流入电流,一个绕组流出电流,一个绕组不导通;个绕组不导通;n n通电顺序如下:通电顺序如下:n n 1.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-1
6、.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-6步通电顺序n n1 1.A+B-.A+B-2.2.C+B-C+B-3.3.C+A-C+A-4.4.B+A-B+A-5.5.B+C-B+C-6.6.A+C-A+C-n n 每步磁场旋转每步磁场旋转6060度,每度,每6 6步旋转磁场旋转一周;步旋转磁场旋转一周;n n每步仅一个绕组被换相。每步仅一个绕组被换相。6步通电顺序n n随着磁场的旋转,吸引转子磁极随之旋转。随着磁场的旋转,吸引转子磁极随之旋转。n n磁场顺时针旋转,电机顺时针旋转:磁场顺时针旋转,电机顺时针旋转:123456123456n n磁场逆时针旋转,电机顺时
7、针旋转:磁场逆时针旋转,电机顺时针旋转:654321654321n n1 1.A+B-.A+B-2.2.C+B-C+B-3.3.C+A-C+A-4.4.B+A-B+A-5.5.B+C-B+C-6.6.A+C-A+C-2如何实现换相?n n1 1.A+B-.A+B-2.2.C+B-C+B-3.3.C+A-C+A-4.4.B+A-B+A-5.5.B+C-B+C-6.6.A+C-A+C-n n必须换相才能实现磁场的旋转,如果根据转子磁极的必须换相才能实现磁场的旋转,如果根据转子磁极的位置换相,并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互位置换相,并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件,就能取得最大转
8、矩。垂直的条件,就能取得最大转矩。n n要想根据转子磁极的位置换相,换相时就必须知道转要想根据转子磁极的位置换相,换相时就必须知道转子的位置,但并不需要连续的位置信息,只要知道换子的位置,但并不需要连续的位置信息,只要知道换相点的位置即可。相点的位置即可。n n在在BLDCBLDC中,一般采用中,一般采用3 3个开关型霍尔传感器测量转子个开关型霍尔传感器测量转子的位置。由其输出的的位置。由其输出的3 3位二进制编码去控制逆变器中位二进制编码去控制逆变器中6 6个功率管的导通实现换相。个功率管的导通实现换相。开关型霍尔传感器 n n霍尔元件霍尔元件+信号处理电路信号处理电路=霍尔传感器霍尔传感器
9、n n利用霍尔效应,当施加的磁场到达利用霍尔效应,当施加的磁场到达“动作点时,动作点时,OCOC门输出低电压,称这种状态为门输出低电压,称这种状态为“开开;n n当施加磁场到达当施加磁场到达“释放点释放点 使使OCOC门输出高电压,门输出高电压,称其为称其为“关关n n基于这个原理,可制成接近开关。基于这个原理,可制成接近开关。n n如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置,当如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置,当NN极逐渐靠近极逐渐靠近霍尔传感器即磁感应强度到达一定值时,其输出是导通状态;霍尔传感器即磁感应强度到达一定值时,其输出是导通状态;n n当当NN极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强
10、度逐渐减小时,其输出仍极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时,其输出仍然保持导通状态;只有磁场转变为然保持导通状态;只有磁场转变为S S极并到达一定值时,其输出极并到达一定值时,其输出才翻转为截止状态。才翻转为截止状态。n n在在S-NS-N交替变化磁场下,传感器输出波形占高、低电平各占交替变化磁场下,传感器输出波形占高、低电平各占50%50%。n n如果转子是一对极,那么电机旋转一周霍尔传感器输出一个周期如果转子是一对极,那么电机旋转一周霍尔传感器输出一个周期的电压波形,如果转子是两对极,那么输出两个周期的电压波形。的电压波形,如果转子是两对极,那么输出两个周期的电压波形。n n直流无刷
11、电机中一般安装直流无刷电机中一般安装3 3个霍尔传感器,间隔个霍尔传感器,间隔120120度或度或6060度按圆周分布。度按圆周分布。n n如果间隔如果间隔120120度,那么度,那么3 3个霍尔传感器的输出波形相差个霍尔传感器的输出波形相差120120度电角度;度电角度;n n输出信号中高、低电平各占输出信号中高、低电平各占180180度电角度。度电角度。n n如果规定输出信号高电平为如果规定输出信号高电平为“1“1,低电平为,低电平为“0“0,那么,那么输出的三个信号可用输出的三个信号可用3 3位二进制编码表示。位二进制编码表示。100 000 001 011 111 110 100 00
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