直流无刷电机转速控制电路设计.pptx
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1、论文框架研究背景和意义研究内容设计主要内容1234总结第1页/共16页研究背景和意义 一个多世纪以来,电机作为电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。电机的主要类型有同步电机、异步电机与直流电机三种。直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点,因此被广泛应用于各种调速系统中,但传统的有刷直流电机均以机械换相方法进行换相,存在相对的机械摩擦,因此带来噪声、火花、无线电干扰及寿命等致命弱点,从而大大地限制了它的应用范围。而相比有刷直流电机,无刷直流电机的结构是以电力电子电路取代传统有刷直流电机的电刷,故其既具有有刷直流电机运行效率高、运行性能好等优点,又具有交流电
2、机运行结构简单、运行可靠、维护方便等优点。目前,随着半导体技术的快速进步与永磁材料的新发现,高性能、低成本的永磁无刷直流电机已成为调速领域的领军力量,它具有巨大的开发潜质和广阔的应用前景。第2页/共16页研究内容针对小功率直流无刷电机的控制要求,设计以嵌入式处理器为核心的驱动控制系统,要求能够对电机的转速进行控制,并能够将实时转速通过显示装置显示。要求充分了解PWM控制电机的原理、嵌入式处理器原理以及相关接口及供电技术,掌握数码显示原理及接口设计。第3页/共16页无刷直流电机的结构和工作原理 永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机(Brushless DC Motor,BLDC)是一种典型的机电
3、一是一种典型的机电一体化产品,它是由电动机本体化产品,它是由电动机本体、逆变器、位置检测器和体、逆变器、位置检测器和控制器组成的自同步电动机控制器组成的自同步电动机系统,其结构原理图如图所系统,其结构原理图如图所示。位置检测器检测转子位示。位置检测器检测转子位置信号,控制器对转子位置置信号,控制器对转子位置信号进行逻辑处理并产生相信号进行逻辑处理并产生相应的开关信号,开关信号以应的开关信号,开关信号以一定的顺序触发逆变器中的一定的顺序触发逆变器中的功率开关器件,将电源功率功率开关器件,将电源功率以一定的逻辑关系分配给定以一定的逻辑关系分配给定子各相绕组,使电动机产生子各相绕组,使电动机产生持续
4、不断的转矩。持续不断的转矩。无刷直流电机组成框图 直流无刷电动机电动机本体位置传感器电子开关线路路主定子主转子传感器转子传感器定子功率逻辑开关位置信号处理第4页/共16页电机本体 永磁无刷直流电动机转子结构型式 永磁无刷直流电动机的转子利用永磁体形成主磁极,常见的转子结构如图所示。面贴式结构是在铁心外面粘贴上瓦片形永磁体,具有结构简单制造成本低的特点,但在高速时永磁体易被离心力甩出,所以多用于低速电机。具有这种转子的电机称为面贴式电机(Surface-mounted Permanent Magnet Machine,SMPM)。除了上述基本结构外,还有一种外转子式结构,即带有永磁极的转子在外面
5、,嵌有绕组的定子在里面。电机运行时,外转子旋转。这种结构主要用于电动车的驱动。第5页/共16页无刷直流电动机的基本工作原理 永磁无刷直流电机最常用的主电路为星形连接三相桥式主电路,这种电路主要有两种导通方式:二二导通方式和三三导通方式。二二导通方式是指每一瞬间有两个功率管导通,每隔1/6周期(60电角度)换相一次,每次换相一个功率管,桥臂之间左右互换,每个功率管导通120电角度。三三导通方式是在任一瞬间使三个开关管同时导通,同样每隔60电角度换相一次,每次换相一个功率管,但换相发生在同一桥臂上下管之间,因而每个功率管导通180电角度。永磁无刷直流电动机工作原理示意图 第6页/共16页无刷直流电
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