电机控制器基础知识PPT课件

我国对无刷直流电动机的研究起步较晚。1987年，在北京举办的联邦德国金属 加工设备展览会上，SIEMENS和BOSCH两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器， 引起了国内有关学者的广泛注意，自此国内掀起了研制开发和技术引进的热潮。经 过多年的努力，目前，国内已有无刷直流电动机的系列 产品，形成了一定的生产 规模。
亦称主定子）组成。 电枢绕组分开启式和闭合式两种，固定在定子铁心槽内。电枢绕组有
三相星形接法、四星星形接法、三相角形接法、四相闭合式接法、二相正交 式接法。其绕组的端头和相应的电子开关电路连接。为了改善齿谐及减少转 矩波动，电枢绕组可采用分数槽绕组。电枢铁心由硅钢片叠压而成。
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2、位置传感器 其作用主要是检测转子的位置，随转子位置变化依次通电。 传感器转子和传感器定子组成，前者与主转子同轴旋转，后者安装在
转自惯量 速度范围
低。因为永磁体设置在转子上，改善了动 转自惯量高，限制了动态特性 态响应 比较高。没有电刷/换向器给予的机械限制 比较低，存在电刷给予的机械限制
电气噪声
制造价格 控制
控制要求
低
电刷的电弧将对附近的设备产生电磁干
扰
比较高
低
复杂和价格贵
简单和价格不贵
为了使电动机运转必须要有控制器，但同 对于一个固定的速度而言，不需要控制
矩）
行
时，电刷摩擦增加，有用力矩减小
特性
效率
由于没有电刷压降，所以效率高
中等
输出功率/外形 由于电枢绕组设置在与机壳相连的定子上，中等/低。电枢产生的热量消散在气隙内， 尺寸之比高 容易散热。这种优异的热传导特性允许减 这样增加了气隙温度，从而限制了输出 小电动机的尺寸，所以输出功率/外形尺寸 功率/外形尺寸之比 之比高
样的控制器可用于变速控制
器；有变速要求的时候才需要控制器9
下面以干手器电机为例，从几个方面来谈谈有刷电机和无刷电机的区别：
1、适用范围：
无刷电机的设备可以运用于：乳制品行业、酿造行业、肉制品加工行业、豆制
品加工行业、饮料加工行业、糕点加工业、药品业、电子精密厂、等一些更高要求
的无尘车间等，像迪奥电器产的无刷电机（DIHOUR）干手器，运用到工厂里比较
多。
碳刷电机：只能适用于各式洗手间等对要求不是太高的区域，而像无尘车间和
防爆车间就无法使用了！
2、使用寿命：
无刷电机：可连续工作20000小时左右，常规的使用寿命7-10年。
碳刷电机：可连续工作5000小时左右，常规的使用寿命2-3年。
3、使用效果：
无刷电机：以90-95m/s高速运转，实际效果可达到5-7s的干手时间。
无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其 名称中就可以看出来。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩 控制特性，在相当长的一段时间内一直在运动控制领域占据主导地位。但是，有机 械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限 制了其在很多场合中的使用。为了取代有刷直流电动机的机械换向装置，人们进行 了长期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机 械电刷，从而诞生了无刷直流电机的基本思想。
所谓无刷，就是利用电子器件和传感装置代替直流电动机的换向器。这使电动 机减少了滑动接触，消除了换向火花，减少了对无线电的干扰。具有以下优点：调 速范围广、调速性能平滑、启动迅速、噪音低。
无刷直流电动机系统因而得到了迅速的发展。在1978年汉诺威贸易博览会上， 前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了 MAC无刷直流电动机及其驱动器，引起了 世界各国的关注，随即在国际上掀起了研制和生产无刷直流系统的热潮，这业标志 着无刷直流电动机走向实用阶段。
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§1-3 无刷直流电机与有刷直流电机区别
无刷直流永磁电动机与有刷直流永磁电动机的比较
项目 换向
பைடு நூலகம்
无刷直流电动机 借助转自子位置传感器实现电子换向
有刷直流电动机 由电刷和换向器进行机械换向
维护
由于没有电刷和换向器，很少需要维护 需要周期性维护
寿命
比较长
比较短
机械（速度/力 平（硬）在负载条件下能在所有速度上运 中等平（中等硬）。在较高速度上运行
刷电机噪音会越来越大，而无刷电机就不会受影响。
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§1-4 无刷直流电机结构
无刷直流电机结构：
无刷直流电动机由电动机本体、位置传感器及电子换向开关电路三个基 本部分组成。其中位置传感器相当于直流电动机的电刷，电子换向开关就是 一个静止的换向器。
1、电动机本体 由一定极对数的永磁钢转子（亦称主转子）和一个多相的电枢绕组（
无刷电机控制器的原理无刷电机控制器的基本维修无刷电 机控制器无刷电机控制器是可用于为三相无刷电机提供封闭回 路的换向控制信号的控制装置，同时利用模式还可对电机速度 进行控制并对电机进行必要的保护，无刷电机的控制器要比有 刷电机控制器复杂得多。
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§1-2 无刷直流电机发展概况
无刷直流电动机的发展概况
定子机壳内。它能够提供信号，并按照一定的逻辑关系去触发电子换向开关 电路。
位置传感器的构成及主要特点：
磁敏转换式：1）构成：传感器定子（按照一定次序配置的磁敏元 件——霍尔元件、磁敏二极管或三极管）
2）特点：霍尔元件体积小，正反转控制方便，并能 提供随转子位置做正炫变化的信号，对温度敏感。
电机控制器基础知识培训
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§1-1 电机控制器定义
电机控制器是通过集成电路的主动工作来控制电 机按照设定的方向，速度，角度，响应时间进行工作。 使得电机应用范围更为广泛，输出效率更高，噪音更 小等优点。
电机控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺 服功能的指挥中心，它主要完成以下功能:对各种输入信号进行 逻辑综合，为驱动电路提供各种控制信号;产生PWM脉宽调制 信号，实现电机的调速;实现短路、过流、欠压等故障保护功能。
碳刷电机：运转速度及干手时间要远低于无刷电机。
4、节能方面：
相对而言，无刷电机的耗电量只是碳刷的1/3。
5、日后维修方面
碳刷电机磨损后，不仅更换碳刷，还更换转齿等电机周边的附件，成本要高出
很多。最主要的是，整体的功能将会受到影响。
6、噪音及使用寿命
碳刷电机所发出的噪音要比无刷电机的高的多，而且随着日后的碳刷磨损，有