【正文】 ?SmMaMmMaMUEdtdiLdtdiLEdtdiLdtdiL22022bb整理，得 bc232 ( )343a S mMSmMSmMdi U Edt Ldi U Edt Ldi U Edt L? ????????????????換向過程中各相電流變化公式： 特種電機及其控制 56 解上述微分方程組，并考慮各相電流的初值和終值為換相前后各相電流的穩(wěn)態(tài)值 ，得 c232343SmaMSmbMSmMUEi I tL(U E )itLUEiIL? ????????????? ? ???特種電機及其控制 57 (三種情況 ) 1） ia與 ib變化率相等，即 ia降為 0的同時 , ib達到穩(wěn)態(tài)值 I 令 ia(tf)=0，可得換相時間為 32MfSmLItUE??令 ib(tf)=I，可得換相時間為 32 ( )MfSmLItUE??所以： U=4E? 上式反應(yīng)了在該換相條件下，外加電壓與電機繞組反電勢 (也即轉(zhuǎn)速 )之間的相應(yīng)關(guān)系 特種電機及其控制 58 情況 1特點：換相電流同時達到穩(wěn)態(tài) 情況 1條件： U=4E? 換相電流變化曲線 特種電機及其控制 59 換相電流變化曲線 2） ia降為零時， ib還未 達到穩(wěn)態(tài)值 I 此時 所以 情況 2發(fā)生的條件 ： U4E? 令 ia(tf?)＝ 0，得 ia降為零的時間 tf? 32MfSmLItUE? ? ?特種電機及其控制 60 3） ib達到穩(wěn)態(tài)值 I時， ia還未降為零 換相電流變化曲線 發(fā)生條件： U4E? 特種電機及其控制 61 3. 不同換相過程中轉(zhuǎn)矩的脈動 換相過程中的電磁轉(zhuǎn)矩： 因 ia十 ib十 ic＝ 0，則有 : 換向期間電磁轉(zhuǎn)矩與非換向相繞組中的電流成正比 2 mecETi???24()3m S meME U ET I tL????1 ()e m a m b m cT E i E i E i? ? ??特種電機及其控制 62 對于情形 1： U＝ 4E?,T保持恒定 對于情形 2： U4E?,T減少 對于情形 3： U4E?,T增加 在非換相時，即每個導(dǎo)通狀態(tài)內(nèi)，電機的電磁轉(zhuǎn)矩為 當(dāng) U4E?時： 換向轉(zhuǎn)矩脈動為： 特種電機及其控制 63 當(dāng) U4E?時： 換向轉(zhuǎn)矩脈動為 : 結(jié) 論 換相轉(zhuǎn)矩脈動決定于繞組反電勢，也就是電機的轉(zhuǎn)速，而與電樞穩(wěn)態(tài)電流無關(guān)。可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。 特種電機及其控制 68 Hall IC 安裝示意圖 三個霍爾元件在空間依次相差 120o電角度 傳感器磁極與轉(zhuǎn)子磁極同軸旋轉(zhuǎn)、極數(shù)相等、極性相對應(yīng) 特種電機及其控制 69 電磁式位置傳感器 的定子由磁芯、高頻激磁繞組和輸出繞組組成，轉(zhuǎn)子由扇形磁芯和非導(dǎo)磁襯套組成 定、轉(zhuǎn)子磁芯均由高頻導(dǎo)磁材料 (如軟磁鐵氧體 )制成。 缺點： 傳感器過于笨重復(fù)雜，因而大大限制了其在普通條件下的應(yīng)用。 電角度的扇形開口，扇形開口的數(shù)目等于無刷直流電動機轉(zhuǎn)子磁極的極對數(shù)， 4極電機所用遮光盤如圖 (b)所示；光電開關(guān)通常采用將發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一起的光斷續(xù)器。只有靠控制繞組的導(dǎo)通順序來實現(xiàn)。緩沖電容 C3應(yīng)選用高頻特性好的無感電容， D7應(yīng)選擇過渡正向電壓低、反向恢復(fù)時間短的快速恢復(fù)二極管。 特種電機及其控制 95 常見集成驅(qū)動電路 特種電機及其控制 96 控制電路 控制電路是無刷直流電動機正常運行并實現(xiàn)各種調(diào)速伺服功能的指揮中心，它主要完成以下功能： 1)對轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的信號、 PWM調(diào)制信號、正反轉(zhuǎn)和停車 信號進行邏輯綜合 , 給驅(qū)動電路提供各開關(guān)管的斬波和選通信號 , 實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)及停車控制。 特種電機及其控制 97 控制電路的形式 : 分立元件全模擬電路 ——經(jīng)濟型 專用集成控制電路 —— 規(guī)?；?、專用 數(shù)模混合控制電路 —— 半數(shù)字化 (PID) 全數(shù)字控制電路 —— 高性能 (MCU DSP) 特種電機及其控制 98 19 無刷直流電動機控制專用集成電路及其應(yīng)用 無刷直流電動機專用集成電路 部分無刷直流電動機專用集成電路 特種電機及其控制 99 部分無刷直流電動機專用集成電路 特種電機及其控制 100 無刷直流電動機控制器的 (MC3303)應(yīng)用 MC33033 引腳功能介紹 特種電機及其控制 101 具有 PWM 開環(huán)速度控制、使能控制 (起動或停止 )、正反轉(zhuǎn)控制和能耗制動控制等功能 在外圍加少許元件，便可以實現(xiàn)軟起動，調(diào)試及檢測非常方便 內(nèi)部有鋸齒波振蕩器，頻率可以根據(jù)需要進行設(shè)定 具有過流保護、欠壓保護、過熱保護功能 20腳塑封封裝，內(nèi)部帶有溫度補償基準(zhǔn)電源和轉(zhuǎn)子位置傳感器譯碼電路 MC3303的主要特點如下 特種電機及其控制 102 MC3303的典型應(yīng)用電路 特種電機及其控制 103 無位置傳感器 無刷直流電動機控制器 ML4428的應(yīng)用 ML 4428管腳功能介紹 特種電機及其控制 104 ML 4428管腳功能介紹 (續(xù) ) 特種電機及其控制 105 片內(nèi)含有 PWM轉(zhuǎn)速控制電路，根據(jù)參考值進行變速控制。 3)對電動機進行速度閉環(huán)調(diào)節(jié)和電流閉環(huán)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)和靜態(tài)性能。 驅(qū)動電路的工作方式直接影響著開關(guān)管的一些參數(shù)和特性，從而影響著整個電機控制系統(tǒng)的正常工作。 特種電機及其控制 92 開關(guān)主電路 對于單相交流電源供電、電機采用三相電樞繞組時，典型的開關(guān)主電路通常由 整流電路 、 濾波電路 、 緩沖電路 和 逆變電路 構(gòu)成 特種電機及其控制 93 整流電路 由變壓器 TR1和整流橋 BRl組成 ,將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源 濾波電路 實現(xiàn)直流電源的低通濾波，形成低內(nèi)阻硬持性直流電壓源，同時與繞組感性負載交換無功功率，其功能由大電容 C2實現(xiàn) 緩沖電路 是為減少開關(guān)管承受的尖峰電壓。 控制規(guī)律為 001()tPDIdeu K e e d t T uT d t? ? ? ??離散的增量式 PID控制算法為 22Δ Δ ΔΔ ΔDk P k k kIP k I k D kTTu K e e eTTK e K e K e? ? ?? ? ?特種電機及其控制 81 PWM調(diào)制方式 (1) on_pwm型 60 0 60 120 180 240 300 360 VT1 VT4 VT3 VT6 VT5 VT2 ? t ? t ? t ? t ? t ? t 特種電機及其控制 82 (2) pwm_on型 60 0 60 120 180 240 300 360 VT1 VT4 VT3 VT6 VT5 VT2 ? t ? t ? t ? t ? t ? t 特種電機及其控制 83 (3) H_pwmL_on型 在各自的 120?導(dǎo)通區(qū)間內(nèi) ， 上橋臂功率開關(guān)通過 PWM調(diào)制 、 下橋臂開關(guān)管恒通 。 光電式位置傳感器 是由裝在電機轉(zhuǎn)子上的遮光盤和固定不動的光電開關(guān)組成的，其原理如圖 (a)所示。 特種電機及其控制 70 優(yōu)點 1： 電磁式傳感器具有較高的強度，可經(jīng)受較大的振動沖擊，故多用于航空航天領(lǐng)域。 特種電機及其控制 66 Hall IC 霍爾元件磁電轉(zhuǎn)換 Hall IC 霍爾元件功能方框圖 特種電機及其控制 67 Hall IC 安裝方式 第一種方式： 將霍爾元件粘貼于電機端蓋內(nèi)表面，靠近霍爾元件并與之有一小間隙處，安裝著與電機軸同軸的永磁體。 特種電機及其控制 64 17