【正文】 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。 我們把這種工作方式叫做單相導(dǎo)通星形 三相三狀態(tài) 。 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； ia、 ib、 ic——— A、 B、 C三相繞組的電流； ?——轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度 。 在一定的轉(zhuǎn)速下 ， 如果電流一定 ， 反電動(dòng)勢越大 ， 轉(zhuǎn)矩越大 。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。 電樞繞組的合成磁動(dòng)勢變化 如下圖所示 A Z B X C Y Fa Fr N S I Faq Fad II 如圖所示，電樞磁動(dòng)勢的直軸分量 Fad對轉(zhuǎn)子主磁極產(chǎn)生最大去磁作用 特種電機(jī)及其控制 37 A Z B X C Y Fa Fr N S I Faq Fad II 如圖所示，電樞磁動(dòng)勢的直軸分量 Fad對轉(zhuǎn)子主磁極產(chǎn)生最大增磁作用。 增磁和去磁磁動(dòng)勢的大小等于電樞合成磁動(dòng)勢 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； 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 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、電勢、電流波形 方波電動(dòng)機(jī) ——梯形波反電勢與方波電流 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) 三相繞組完全對稱。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，即電機(jī)的反電動(dòng)勢。 當(dāng)轉(zhuǎn)速很低或堵轉(zhuǎn)時(shí)， E??0, Tr＝ 50％； 當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)， U＝ ?2E? ,Tr=50％； 當(dāng)轉(zhuǎn)速滿足時(shí)， U＝ 4E? , Tr=0。 霍爾器件以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)，是一種磁傳感器。 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 。 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即可判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置，將信號放大處理后便可驅(qū)動(dòng)逆變器工作。 電機(jī)運(yùn)行時(shí)，輸入繞組中通以高頻激磁電流，當(dāng)轉(zhuǎn)子扇形磁芯處在輸出繞組下面時(shí)，輸入和輸出繞組通過定、轉(zhuǎn)子磁芯耦臺，輸出繞組中則感應(yīng)出高頻信號，經(jīng)濾波整形和邏輯處理后，即可控制逆變器開關(guān)管。 優(yōu)點(diǎn) 2： 電磁式位置傳感器輸出信號較大，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。 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)與電樞繞組的相對位置以及遮光盤與轉(zhuǎn)子磁極的相對位置類似于霍爾位置傳感器。遮光盤上開有 180176。 特種電機(jī)及其控制 72 常用的無位置傳感器位置檢測方法 反電動(dòng)勢檢測法 續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測法 定子三次諧波檢測法 瞬時(shí)電壓方程法 特種電機(jī)及其控制 73 利用反電動(dòng)勢檢測轉(zhuǎn)子位置 1. 用端電壓法檢測反電動(dòng)勢過零點(diǎn) ib r LM ec US VD1 VD4 VT1 VT4 VD5 VD2 VT3 VT6 VD3 VD6 VT5 VT2 r LM ea + + + ia N r LM eb A B C A、 B相導(dǎo)通時(shí)的電流回路圖 特種電機(jī)及其控制 74 電機(jī)三相繞組輸出端對直流電源地的電壓方程組為 000aa a M a Nbb b M b Ncc c M c Ndiu i r L e udtdiu i r L e udtdiu i r L e udt?? ? ? ????? ? ? ???? ? ? ? ???反電動(dòng)勢過零檢測方程組為 ?????????????????????)(31)(31)(3100000000bb0000cbacccbacbaaauuuueuuuueuuuue特種電機(jī)及其控制 75 三相繞組反電動(dòng)勢過零點(diǎn)檢測方程組的第二種形式為 ??????????????????)(21)(21)(21000000000bacccabbcbaauuueuuueuuue???????????????SccSbbSaaUueUueUue212121000三相繞組反電動(dòng)勢過零點(diǎn)檢測方程組的又種形式為 特種電機(jī)及其控制 76 基于端電壓的反電動(dòng)勢檢測電路 特種電機(jī)及其控制 77 基于相電壓的反電動(dòng)勢檢測電路 2. 用相電壓法檢測反電動(dòng)勢過零點(diǎn) 將上圖中檢測電阻的中性點(diǎn) O與電源的負(fù)極斷開，就得到如圖所示的檢測電路 反電動(dòng)勢的檢測方程組為 bbccaaeueueu?????? ??特種電機(jī)及其控制 78 3. 換相點(diǎn)的確定 延遲 30換相原理圖 特種電機(jī)及其控制 79 18 無刷直流電動(dòng)機(jī)的控制原理及實(shí)現(xiàn) 無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)原理 逆變器 US + 位置檢測器 轉(zhuǎn)速計(jì)算 邏輯控制 A SR 正反轉(zhuǎn)控制 ACR P W M 邏輯 “ 與 ” 放大 驅(qū)動(dòng) n* n + + i * i B L D C M 特種電機(jī)及其控制 80 數(shù)字控制系統(tǒng)中 PID控制算法的實(shí)現(xiàn) PID(比例、積分、微分 )控制算法常用于需要對變化的條件進(jìn)行校正的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 (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)ǎ訠LDCM反轉(zhuǎn)不能靠通以反向電壓實(shí)現(xiàn)。 換相邏輯