【正文】 減少開關(guān)管承受的尖峰電壓。 3)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。 特種電機(jī)及其控制 95 常見集成驅(qū)動(dòng)電路 特種電機(jī)及其控制 96 控制電路 控制電路是無刷直流電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行并實(shí)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(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的信號(hào)、 PWM調(diào)制信號(hào)、正反轉(zhuǎn)和停車 信號(hào)進(jìn)行邏輯綜合 , 給驅(qū)動(dòng)電路提供各開關(guān)管的斬波和選通信號(hào) , 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及停車控制。只有靠控制繞組的導(dǎo)通順序來實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)： 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?？梢詸z測(cè)磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。 由于在無刷直流電動(dòng)機(jī)中磁狀態(tài)角比較大，直軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)可以達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值，為了避免使永磁體發(fā)生永久失磁，在設(shè)計(jì)時(shí)必須予以注意。 可見 ， 電磁轉(zhuǎn)矩取決于反電動(dòng)勢(shì)的大小 。 無刷直流電動(dòng)機(jī)與永磁同步電動(dòng)機(jī)兩種驅(qū)動(dòng)模式的波形比較如下圖所示。 星形連接三相半橋主電路 VT 3 U S A B C VT 1 VT 2 H 1 H 2 H 3 特種電機(jī)及其控制 28 在三相半橋主電路中，位置信號(hào)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。與星形聯(lián)結(jié)一樣，角形聯(lián)結(jié)的控制方式也有 二二導(dǎo)通和三三導(dǎo)通 兩種。這樣，無刷直流電動(dòng)機(jī)的電壓方程可以簡化為： 22S T aU U E r I? ? ?式中 UT—— 開關(guān)器件的管壓降； Ia —— 電樞電流； E —— 線電動(dòng)勢(shì)，即電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。 第二種方式： 直接將霍爾元件敷貼在定子電樞鐵心氣隙表面或繞組端部緊靠鐵心處，利用電機(jī)轉(zhuǎn)子上的稀土磁體主極作為傳感器的水滋體，根據(jù)霍爾元件的輸出信號(hào)即可判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置，將信號(hào)放大處理后便可驅(qū)動(dòng)逆變器工作。遮光盤上開有 180176。由 R CD7組成 RDC緩沖電路。 4)實(shí)現(xiàn)短路、過流和欠壓等故障保護(hù)功能等。 開關(guān)管的種類不同，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求也不同，因而對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路也不同。 (4) H_onL_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(jī)及其控制 84 (5) H_pwmL_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(jī)及其控制 85 由于功率開關(guān)管只能單向?qū)?，所以BLDCM反轉(zhuǎn)不能靠通以反向電壓實(shí)現(xiàn)。 優(yōu)點(diǎn) 2： 電磁式位置傳感器輸出信號(hào)較大，一般不需要經(jīng)過放大便可直接驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，但因輸出電壓是交流，必須先整流。 霍爾器件以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)，是一種磁傳感器。 增磁和去磁磁動(dòng)勢(shì)的大小等于電樞合成磁動(dòng)勢(shì) Fa在轉(zhuǎn)子磁極軸線上的投影 ， 其最大值為 特種電機(jī)及其控制 38 a d m s i n 2 s i n 2 s i n2 2 2m m ma a wF F F I W K??? ? ?? ? ?式中 F? —— 每相繞組的磁動(dòng)勢(shì)； W?—— 每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)； Kw—— 繞組系數(shù)。 特種電機(jī)及其控制 30 1. 二二導(dǎo)通方式 電機(jī)的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩可由電樞繞組的電磁功率求得： a a b b c ceE i E i E iT????式中 Ea、 Eb、 Ec——— A、 B、 C三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)； ia、 ib、 ic——— A、 B、 C三相繞組的電流； ?——轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度 。 基本工作原理 特種電機(jī)及其控制 23 工作原理 磁極圖示位置 → 位置信號(hào)→ 邏輯變換 → V V6開通→ A、 B相 導(dǎo) 通 → I:E+ABE → 電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 磁極轉(zhuǎn)過 60o圖示位置 →位置信號(hào) → 邏輯變換→ V V2 開通 → A、 C相 導(dǎo) 通 → I: E+ACE → 電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過 60o，逆變器開關(guān)管換流一次、定子磁狀態(tài)改變一次，電機(jī)有 6個(gè)磁狀態(tài)，三相各導(dǎo)通 120o——兩相導(dǎo)通三相六狀態(tài) 轉(zhuǎn)子磁場順時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)、定子磁場隔 60O跳躍旋轉(zhuǎn) ——自同步電機(jī) 特種電機(jī)及其控制 24 兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)時(shí)繞組和開關(guān)管導(dǎo)通順序表 特種電機(jī)及其控制 25 無刷直流電動(dòng)機(jī)與永磁同步電動(dòng)機(jī) 由變頻器供電的永磁同步電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)控制系統(tǒng)后構(gòu)成自同步永磁電動(dòng)機(jī)，既具有永磁直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異調(diào)速性能，又實(shí)現(xiàn)了無刷化。 0 120 240 360 480 ? t 0 120 240 360 480 ? t 0 120 240 360 480 ? t H1 H2 H3 旋轉(zhuǎn)磁場在 360?電角度范圍內(nèi)有三種磁狀態(tài) ， 每種磁狀態(tài)持續(xù) 120?電角度 。 特種電機(jī)及其控制 34 1. 二二導(dǎo)通方式 電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其角形聯(lián)結(jié)二二導(dǎo)通方式的導(dǎo)通規(guī)律 特種電機(jī)及其控制 35 2. 三三導(dǎo)通方式 電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形及其角形聯(lián)結(jié)三三導(dǎo)通方式的導(dǎo)通規(guī)律 特種電機(jī)及其控制 36 無刷直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng) 電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)電樞繞組產(chǎn)生的磁場對(duì)主磁場的影響稱為電樞反應(yīng) 。 特種電機(jī)及其控制 48 對(duì)于 三相六狀態(tài) 無刷直流電動(dòng)機(jī)，任一時(shí)刻都有兩相繞組導(dǎo)通，故電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為 2215meipWE E n C n????? ? ? ? ?式中 Ce —— 電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)， iepWC??152?電樞繞組的電流為 rEUUI TSa 22 ???在任一時(shí)刻，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由兩相繞組的合成磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用產(chǎn)生，則 42 m a ae a T aipWE I E IT I C I?????? ? ? ? ? ???特種電機(jī)及其控制 49 電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 ?????eaTSCrIUUn 22空載轉(zhuǎn)速為 ????????????????pWUUpWUUCUUn TSiiTSeTS 152220電動(dòng)勢(shì)系數(shù)為 ??? ? ?????ieepWCnEK152轉(zhuǎn)矩系數(shù)為 aiTaeT IpWCITK??? ?? ?????4特種電機(jī)及其控制 50 15 無刷直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 機(jī)械特性 22 2 2 2S T a S Tee e e TU U r I U U rnTC C C C? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?機(jī)械特性曲線 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 為 ?? ?????rUUCICT TTstTst 22特種電機(jī)及其控制 51 調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性的始動(dòng)電壓和斜率分別為 TTe UCrTU 220 ?????? eCK1特種電機(jī)及其控制 52 工作特性 工作特性 : 實(shí)驗(yàn)值 — ：設(shè)計(jì)值 120W樣機(jī)效率特性 特種電機(jī)及其控制 53 無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的定義及引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)定義為 m a x m i n 100%rNTTTT???轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的主要原因 (1)電磁因素引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) (2)換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) ； (3)定子齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)； (4)電樞反應(yīng)的影響 ；