直流电动机说课课件.ppt

101
T1-T2
T2-T3
T3-T4
无刷直流电机控制（5）
转矩
Tm 0.8Tm 0.6Tm 0.4Tm 0.2Tm
0°
60°
120° 180°
240° 300°
360°
wt
Sensorless Drive
The rotor position is necessary Why Sensorless?
贸易博览会上推出MAC方波无刷直流电动 机及其驱动器，标志着方波无刷直流电动 机技术进入实用阶段。
• 1986年H.R.Bolton对方波无刷直流电动机进
行了全面系统的总结，成为方波无刷直流 电动机研究的经典文献，它标志着方波无 刷直流电动机在理论上达到了成熟。
无刷直流电机的发展（5）
• 国内发展情况
– 正弦波无刷直流电机还在发展中。
无刷直流电机的发展（6）
• 国内主要研究机构
– 军用电机方面有西北工大、南航等 – 民用电机方面有上海21所、西安交大、浙大、
哈工大、东南大学等。
无刷直流电机概述（1）
• 分类
– 正弦波型PMSM – 方波型BLDCM
• 有位置传感器型 • 无位置传感器型
无刷直流电机概述（2）
– 1917年，Boliger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动 机的基本思想。
– 1955年美国的D.哈利森（Harrison）等人首次 申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电动机 机械电刷的专利，标志着现代无刷直流电动机 的诞生
无刷直流电机的发展（4）
• 1978年原西德MANNESMANN公司在汉诺威
– 七十年代初期，我国开始进行无刷直流电动机 的研制工作，主要集中在一些科研单位大专院 校。原电子部21所是我国最早开发无刷直流电 动机的单位之一，70年代中期在总结多年研究 成果的基础上，撰写出版了我国最早公布的 “无刷直流电动机”专著。
– 方波无刷直流电机的技术已经成熟，进入了量 产阶段。但控制器还在发展中。
> Magnet > Magnet and Current
Performances
> Calculation > Measurement
Prototypes
•
无刷直流电机控制（1）
控制结构示意图
T1
T3
T5
0°
A
60°
H2 H1
+-
N S
T4
T6
T2
C
240°
B
H3
无刷直流电机控制（2）
A
330° （ 30° ） T61
30° （ 330° ） T12
300° （ 60° ）
H1
270° （ 90° ） T56
240° （ 120° ）
C
H3
210° （ 150° ）
T45
180° （ 180° ）
60° （ 300° ）
H2
90° （ 270° ） T23
120° （ 240° ）
B
150° （ 210° ） T34
无刷直流电机控制（4）
顺时针运转时序图
0°
30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° 360°
H1
H2
H3
T1 T4 T3 T6 T5 T2
100
110
010
T4-T5
T5-T6
T6-T1
011
001
Fm Λσ
Φδ
Λδ Equivalent magnetic Circuit
Fa
无刷直流电动机磁路分析
n n n
r
mN
N
F Fc'
Fc FmN
N
Fa Fa 0 0
Magnetic Circuit Solution
FE Anlysis Magnetic
Field
– 位置传感器 • 位置传感器的作用就是获得电机转子的位置，并
将此位置转换为电信号。它是电子换相的依据。
无刷直流电机概述（5）
• 运行方式
1.三相绕组星形联接
1)三相半控 2)三相全控
(1)两两导通方式 (2)三三导通方式
2.三相绕组三角形联接
1)两两导通方式 2)三三导通方式
Φm
Φ0
Φσ
Λ0 Φr
• 基本结构
无刷直流电机概述（3）
• 结构示意图
直流 电源
电子换向 线路
位置传感器
负载
无刷直流电机概述（4）
• 各部分简介
– 电动机本体 • 转子由永磁磁钢组成，定子绕组为多相（一般为
三相），与直流永磁电机相反。
– 电子开关线路 • 直流无刷电动机电子开关线路用来控制电动机定
子上各相绕组通断的顺序和时间，主要由功率逻 辑开关单元和位置传感器信号处理单元两个部分 组成。
• 约定
– 霍尔传感器位于转子磁场N极下时输出电平为 “1”，反之输出电平为“0”；
– 所加电压在定子绕组上产生的磁场，其S极与绕 组中的电流方向相同；
– A相绕组磁场的轴线为0°，B、C两相顺时针方 向依次相隔120°分布。
– 霍尔传感器相隔120°。
无刷直流电机控制（3）
转子磁场示意图 0°
无刷直流电机 及其控制
李强源自文库
主要内容
– 无刷直流电机的发展 – 无刷直流电机概述 – 无刷直流电机的控制 – 无位置传感器无刷直流电机的控制方法介绍
引言
无刷直流电机的发展（1）
• 直流电机的特点
– 直流电机的优点 • 转矩特性好 • 运行效率高
– 直流电机的缺点 • 机械换向 • 机械摩擦 • 噪音、换向火花 • 维修
1. Additional connections between position sensors and the control unit
无刷直流电机的发展（2）
• 无刷直流电机发展的基础
– 电力电子技术的发展 • GTR MOSFET IGBT的发展
– 高性能永磁材料的发展 • 铝镍钴合金 • 铁氧体 • 稀土永磁材料
– 钴基RCo5、R2Co17 – 铁基NdFeB
无刷直流电机的发展（3）
• 无刷直流电机的发展过程
– 1915年，美国人兰格米尔(langmill)发明了带控 制栅极的水银整流器，制成了直流变交流的逆 变装置 。
> Meshing > Magnetic Flux Density > Magnetic Vector Potential
Magnetic Field & Flux Density Distribution
> Magnet > Magnet and Current
Magnetic Flux Density Distributions