无刷直流电机运行原理与基本控制方法

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电子开 关线路
电子开关线路由功率逻辑 开关单元和位置传感器信 号处理单元两部分组成;
电子开关线路导通次序是 与转子转角同步的,起机 械换向器的换向作用。
4
120度导通时转子位置与电流换相关系
A'
A'
C
BC
BC
r
B' A
s a) A'
C r
r
C'
B'
C'
B'
A s
b)
A'
BC r
BC
B'
C'
B'
10
无刷直流电机的相电流分析
wk.baidu.com11
无刷直流电机的换相电流
iA
Is
Udc2Es 3LM
t
iB
2(Udc Es)t 3LM
iC
Is
Udc4Es 3LM
t
i
iA
iB
Is
0
t
' f
tf
t
Is
iC
i
Is
iA
iB
0
Is
i
Is
iA
0
Is
12
tf
t
iC
iB
t
" f
tf
t
iC
无刷直流电机的反电动势
13
无刷直流电机的换流模式
r
TemTLp1nJddrtfrr
8
无刷直流电机的数学模型
在任何时刻,定子上只有两相同时导通,且导通相的定子
电流幅值保持不变:
T em pneA iAeB iBeC iCpn2E I
r
r
ENBglrr
T em 2 N B glrI K M I KM 2NBglr 称为转矩系数
9
无刷直流电机的电路模型
2
几个术语解释
T3
T5
T1
D1
D3
D5
Ud
Cd A
B
C
T4
T6
T2
D4
D6
D2
ia
ib
ic
ea
eb
ec
o
3
+
位置传 感器
-
无刷直流电机的组成
B ’
C
V1
V2
AC ’ B
A ’
V3
无刷直 流电机
无刷直流电机组成部分: 电机本体、位置传感器、 电子开关线路;
电机本体在结构上与永磁 同步电动机相似;
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420
0 60 120 180 240 300 360 420
(5)L_pwm-H_pwm型调制方式 (6)on-on型调制方式
16
无刷直流电机的仿真结果
(N)
400(A) (N)
400(A)
R
LM
eB
eA
(1)不计磁路饱和;
uB
(2)电机涡流损耗和磁滞损耗;
R
LM
uC
eC
(3)忽略定子电流的电枢反应;
(4)定子绕组采用Y形接法。
无刷直流电机的等效电路
uA R0 0iA LM 0 0iA eA uB 0R0 iB p 0 LM 0 iB eB uC 0 0R iC 0 0 LM iC eC
ia
t
(2)电流为三相对
ib
t 称的方波;
ic
t
(3)梯形波反电势
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
与方波电流在相位上严 格同步。
6
无刷直流电机的数学模型
采用理想化的直流无刷电机用状态方
R
LM
程表示的数学模型,电流为理想的方波, uA
反电势为理想的梯形波,并作如下假设:
主要内容
一、几个术语解释(极对数、相数、电角度、电角频率、
相电压、线电压、反电动势)
二、无刷直流电机的运行原理
(运行原理、数学模型)
三、无刷直流电机的基本控制方法
(各参数相互关系、换流过程与换流模式)
四、车用无刷直流电机及其控制系统
(基本控制、弱磁控制)
1
几个术语解释
• 极对数(2 p):电机转子中N-S极的对数,2,3,4,…… • 相数(m):电机绕组个数,3,6,12,……
7
无刷直流电机的数学模型
u A NR00 iA L M 0 0iA eA u ON u B N 0R0 iB p 0 L M 0 iB eB u O N u C N 00R iC 0 0 L M iC e C u O N
u O N e A N e B N e C 3 N e A e B e C Tempn eAiAeBiBeCiC
-200(A)
-200(A)
(1)pwm-on型调制方式
(2)on-pwm型调制方式
Halla Hallb
Hallc 101 100 110 010 011 001 101
PWM a
t
PWM b
t
PWM c
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
无刷直流电机的电
ea
t 流和感应电动势具有以
下特点:
eb
t
(1)感应电动势为
ec
t 三相对称的梯形波,其
波顶宽为 120
C'
B'
A d) 60o
A
120o
e)
A'
B r
C' A 60o c) A'
B
r
C'
A
120o
f)
a) 0度(换相前) b) 0度(换相后) c) 60度(换相前) d) 60度(换相后) e) 120度(换相前) f) 120度(换相后)
5
HALL状态与PWM、三相反电势和三相 相电流的对应关系
• 电角度( e)/机械角度():e p e edt
• 电角频率( e)/机械角频率():e p • 电角频率与电机转速(n):n60e p
• 极(2p)槽(Z)配合:Z/2p • 相电压:电机相绕组对电机中性点电压 • 线电压:电机两相绕组之间电压 • 反电动势:电机到拖时某一转速下对应电机线电压峰值
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420
0 60 120 180 240 300 360 420
(3)H_on-L_pwm型调制方式 (4)H_pwm-L_on型调制方式
15
无刷直流电机的换流模式
T1
t T1
t
T4
t T4
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420
0 60 120 180 240 300 360 420
(1) pwm-on型调制方式 (2)on-pwm型调制方式
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无刷直流电机的换流模式
T1
t T1
t
T4
T3
T5
T1
D1
D3
D5
Ud
Cd A
B
C
T4
T6
T2
D4
D6
D2
ia
ib
ic
ea
eb
ec
o
逆变器—永磁无刷电机系统示意图
U d 为直流电源(V); C d 为中间直流回路支撑
(滤波)电容(F); T1 ~ T6为6个功率开关管; D1 ~ D6为6个续流二极管; 采用120º的两两导通方式 ,对 T1 ~分T6别在各自120º 导通时间内根据不同的调 制方式进行PWM调制。
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