【正文】 2)產(chǎn)生 PWM調(diào)制信號(hào)，使電機(jī)的電壓隨給定速度信號(hào)而自動(dòng)變化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)開環(huán)調(diào)速。 換相邏輯 ?轉(zhuǎn)向 無刷直流電機(jī)正反轉(zhuǎn) 位置傳感器與定子繞組、磁極的相互關(guān)系 Hall IC PM PM 特種電機(jī)及其控制 86 正轉(zhuǎn)時(shí)相互位置關(guān)系 uha=uhb=1 uhc=0 AB導(dǎo)通 uha=uhc=0 uhb=1 AC導(dǎo)通 特種電機(jī)及其控制 87 正轉(zhuǎn)邏輯 特種電機(jī)及其控制 88 反轉(zhuǎn)時(shí)相互位置關(guān)系 uhb=uhc=1 uha=0 BC導(dǎo)通 uha=uhc=0 uhb=1 AC導(dǎo)通 特種電機(jī)及其控制 89 反轉(zhuǎn)邏輯 特種電機(jī)及其控制 90 正、反轉(zhuǎn)時(shí)開關(guān)管的導(dǎo)通邏輯關(guān)系 特種電機(jī)及其控制 91 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 控制器是無刷直流電動(dòng)機(jī)的 三大組成部分 之一，它主要包括開關(guān)主電路 (即逆變器 )、驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。 特種電機(jī)及其控制 71 (a) 光電傳感器電路原理圖 (b) 4極電機(jī)所用的遮光盤 對(duì)于 兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài) 無刷直流電動(dòng)機(jī)，三個(gè)光電開關(guān)在空間依次相差 120?電角度，光電開關(guān)與電樞繞組的相對(duì)位置以及遮光盤與轉(zhuǎn)子磁極的相對(duì)位置類似于霍爾位置傳感器。 霍爾傳感器主要有兩大類，一類為 開關(guān)型器件 ，一類為 線性霍爾器件 。 特種電機(jī)及其控制 39 14 無刷直流電動(dòng)機(jī)基本公式與數(shù)學(xué)模型 無刷直流電機(jī)的磁場(chǎng)、電勢(shì)、電流波形 方波電動(dòng)機(jī) ——梯形波反電勢(shì)與方波電流 特種電機(jī)及其控制 40 無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 假設(shè) (1) 電動(dòng)機(jī)的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度在空間呈梯形 (近 似為方波 )分布； (2) 定子齒槽的影響忽略不計(jì)； (3) 電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁通的影響忽略不計(jì)； (4) 忽略電機(jī)中的磁滯和渦流損耗； (5) 三相繞組完全對(duì)稱。 在一定的轉(zhuǎn)速下 ， 如果電流一定 ， 反電動(dòng)勢(shì)越大 ， 轉(zhuǎn)矩越大 。 無刷直流電動(dòng)機(jī)出力大、控制簡(jiǎn)單、成本低，其調(diào)速性能已能達(dá)到低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小于 3％、調(diào)速比大于 1:10000的水平，因而越來越多地受到人們的青睞。 特種電機(jī)及其控制 26 ia B? B? ea ea ia Ta Ta Te Te ? t ? t ? t ? t ? t ? t ? t ? t ? t ? t O O O O O O O O O O (a) 無刷直流電動(dòng)機(jī) (b) 永磁同步電動(dòng)機(jī) 特種電機(jī)及其控制 27 無刷直流電動(dòng)機(jī)的主電路及其工作方式 無刷直流電動(dòng)機(jī)的 主電路 主要有星形聯(lián)結(jié)三相半橋式 、 星形聯(lián)結(jié)三相橋式和角形聯(lián)結(jié)三相橋式三種形式 。 特種電機(jī)及其控制 31 三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其二二導(dǎo)通方式下的導(dǎo)通規(guī)律 特種電機(jī)及其控制 32 2. 三三導(dǎo)通方式 三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其三三導(dǎo)通方式下的導(dǎo)通規(guī)律 特種電機(jī)及其控制 33 角形連接三相橋式主電路 VT2 VT6 VT4 VT1 VT 3 VT 5 C + US A C B 如圖所示的角形聯(lián)結(jié)三相橋式主電路的開關(guān)管也采用功率MOSFET。 直接利用電動(dòng)機(jī)本身的相變量來建立數(shù)學(xué)模型 特種電機(jī)及其控制 41 三相繞組的電壓平衡方程為 定子相繞組電壓 定子相繞組電流 定子相繞組自感、互感 定子相繞組電動(dòng)勢(shì) 微分算子 ???????????????????????????????????????????????????????????????cbacbacbacbaeeeiiidtdLMMMLMMMLiiirrruuu000000特種電機(jī)及其控制 42 當(dāng)三相繞組為 Y連接，且沒有中線，則 ： ia+ib+ic=0 Mia+Mib=Mic Mib+Mic=Mia Mia+Mic=Mib ??????????????????????????????????????????????????????????????????cbacbacbacbaeeeiiidtdMLMLMLiiirrruuu000000000000所以得電壓方程： 特種電機(jī)及其控制 43 無刷直流電動(dòng)機(jī)的等效電路如圖所示 r LM ec US VD1 VD4 VT1 VT4 VD5 VD2 VT3 VT6 VD3 VD6 VT5 VT2 r LM ea + + + ia ib ic r LM eb A B C 特種電機(jī)及其控制 44 無刷直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì) 無刷直流電動(dòng)機(jī)氣隙磁密及反電動(dòng)勢(shì)波形如下圖所示 特種電機(jī)及其控制 45 設(shè)電樞繞組導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度為 La，導(dǎo)體的線速度為 v，則單根導(dǎo)體在氣隙磁場(chǎng)中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為 (V) vLBe a??60260npnDv ?? ??(m/s) 如電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)為 W?，則每相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值為 nCnpWeWE eim ???? ? ?????? 152ai LB ???? ??特種電機(jī)及其控制 46 無刷直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能的動(dòng)態(tài)模擬 依據(jù)基爾霍夫定律，可得換相過程中的電路方程為 ( ) 0()0acM a a M c cbcM b b M c c Sa b cdi diL ri e L ri edt dtdi diL ri e L ri e Udt dti i i?? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ???? ? ????續(xù)流結(jié)束后，換相完成，電路方程變?yōu)椋? ?????????????0)(cbScccMbbbMiiUeridtdiLeridtdiL以上兩式構(gòu)成了無刷直流電動(dòng)機(jī)的線電壓模型 特種電機(jī)及其控制 47 無刷直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能的簡(jiǎn)化分析 為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)不考慮開關(guān)器件動(dòng)作的過渡過程，并忽略電樞繞組的電感。 特種電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)軸同軸的永磁體。 光電式位置傳感器 是由裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上的遮光盤和固定不動(dòng)的光電開關(guān)組成的，其原理如圖 (a)所示。 特種電機(jī)及其控制 92 開關(guān)主電路 對(duì)于單相交流電源供電、電機(jī)采用三相電樞繞組時(shí)，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(jī)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(shí)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(shí)與繞組感性負(fù)載交換無功功率，其功能由大電容 C2實(shí)現(xiàn) 緩沖電路 是為