《无刷直流电机运行原理与基本控制方法.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无刷直流电机运行原理与基本控制方法.pptx（49页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1主主 要要 内内 容容一、几个一、几个术语解解释（极（极对数、相数、数、相数、电角度、角度、电角角频率、率、相相电压、线电压、反、反电动势）二、无刷直流二、无刷直流电机的运行原理机的运行原理（运行原理、数学模型）（运行原理、数学模型）三、无刷直流三、无刷直流电机的基本控制方法机的基本控制方法（各参数相互关系、（各参数相互关系、换流流过程与程与换流模式）流模式）四、四、车用无刷直流用无刷直流电机及其控制系机及其控制系统（基本控制、弱磁控制）（基本控制、弱磁控制）2几个术语解释几个术语解释 极极对数（数（）：）：电机机转子中子中N-S极的极的对数，数，2，3，4，相数（相数（）：）：电机机绕组个
2、数，个数，3，6，12，电角度（角度（）/机械角度（机械角度（）：）：电角角频率（率（）/机械角机械角频率（率（）：）：电角角频率与率与电机机转速（速（）：）：极（极（2p）槽（）槽（Z）配合：）配合：Z/2p 相相电压：电机相机相绕组对电机中性点机中性点电压 线电压：电机两相机两相绕组之之间电压 反反电动势：电机到拖机到拖时某一某一转速下速下对应电机机线电压峰峰值3几个术语解释几个术语解释4无刷直流电机的组成无刷直流电机的组成t无刷直流无刷直流电机机组成部分：成部分：电机本体、位置机本体、位置传感器、感器、电子开关子开关线路；路；t电机本体在机本体在结构上与永磁构上与永磁同步同步电动机相似；
3、机相似；t电子开关子开关线路由功率路由功率逻辑开关开关单元和位置元和位置传感器信感器信号号处理理单元两部分元两部分组成；成；t电子开关子开关线路路导通次序是通次序是与与转子子转角同步的，起机角同步的，起机械械换向器的向器的换向作用。向作用。5120120度导通时转子位置与电流换相关系度导通时转子位置与电流换相关系a)0度（度（换相前）相前）b)0度（度（换相后）相后）c)60度（度（换相前）相前）d)60度（度（换相后）相后）e)120度（度（换相前）相前）f)120度（度（换相后）相后）6HALLHALL状态与状态与PWMPWM、三相反电势和三相、三相反电势和三相相电流的对应关系相电流的对应
4、关系 无刷直流无刷直流电机的机的电流和感流和感应电动势具有以具有以下特点：下特点：（1）感）感应电动势为三相三相对称的梯形波，其称的梯形波，其波波顶宽为（2）电流流为三相三相对称的方波；称的方波；（3）梯形波反）梯形波反电势与方波与方波电流在相位上流在相位上严格同步。格同步。7无刷直流电机的数学模型无刷直流电机的数学模型 采用理想化的直流无刷采用理想化的直流无刷电机用状机用状态方方程表示的数学模型，程表示的数学模型，电流流为理想的方波，理想的方波，反反电势为理想的梯形波，并作如下假理想的梯形波，并作如下假设：（1）不）不计磁路磁路饱和；和；（2）电机机涡流流损耗和磁滞耗和磁滞损耗；耗；（3）忽
5、略定子）忽略定子电流的流的电枢反枢反应；（4）定子）定子绕组采用采用Y形接法。形接法。无刷直流电机的等效电路无刷直流电机的等效电路8无刷直流电机的数学模型无刷直流电机的数学模型9无刷直流电机的数学模型无刷直流电机的数学模型 在任何在任何时刻，定子上只有两相同刻，定子上只有两相同时导通，且通，且导通相的定子通相的定子电流幅流幅值保持不保持不变：称称为转矩系数矩系数 10无刷直流电机的电路模型无刷直流电机的电路模型逆变器逆变器永磁无刷电机系统示意图永磁无刷电机系统示意图 为直流直流电源（源（V）；）；为中中间直流回路支撑直流回路支撑（滤波）波）电容（容（F）；）；为6个功率开关管；个功率开关管；为
6、6个个续流二极管；流二极管；采用采用120的两两的两两导通方式，通方式，对分分别在各自在各自120导通通时间内根据不同的内根据不同的调制方式制方式进行行PWM调制。制。11无刷直流电机的相电流分析无刷直流电机的相电流分析12无刷直流电机的换相电流无刷直流电机的换相电流13无刷直流电机的反电动势无刷直流电机的反电动势14无刷直流电机的换流模式无刷直流电机的换流模式（1）pwm-on型型调制方式制方式（2）on-pwm型型调制方式制方式 15无刷直流电机的换流模式无刷直流电机的换流模式（3）H_on-L_pwm型型调制方式制方式（4）H_pwm-L_on型型调制方式制方式16无刷直流电机的换流模式
7、无刷直流电机的换流模式（5）L_pwm-H_pwm型型调制方式制方式（6）on-on型型调制方式制方式17无刷直流电机的无刷直流电机的仿真结果仿真结果（1）pwm-on型型调制方式制方式（2）on-pwm型型调制方式制方式18无刷直流电机的换流模式无刷直流电机的换流模式（3）H_on-L_pwm型型调制方式制方式（4）H_pwm-L_on型型调制方式制方式19无刷直流电机的换流模式无刷直流电机的换流模式（5）L_on-H_pwm型型调制方式制方式调制方式调制方式转矩脉动仿真结果转矩脉动仿真结果上桥上桥下桥下桥pwm-onpwm-on20202020on-pwmon-pwm30303030H_p
8、wm-L_onH_pwm-L_on18.518.537.537.5H_on-L_pwmH_on-L_pwm33.833.815.415.4H_pwm-L_pwmH_pwm-L_pwm42.4%42.4%42.4%42.4%20无刷直流电机的换流模式无刷直流电机的换流模式（1）采用）采用pwm-on方式方式时，下，下桥换相和上相和上桥换相的相的换相相转矩脉矩脉动相等，且最小；非相等，且最小；非换向相向相电流脉流脉动也是最小的；也是最小的；（2）采用）采用on-pwm方式方式时，下，下桥和上和上桥换相相转矩脉矩脉动相等且比相等且比pwm-on方式大，非方式大，非换向相向相电流脉流脉动也比也比pwm
9、-on方式方式时大。大。（3）采用）采用H_pwm-L_on方式方式时，下，下桥换相相转矩脉矩脉动和非和非换向相向相电流脉流脉动大且与大且与on-pwm方式方式时的的转矩脉矩脉动和和电流脉流脉动相等，上相等，上桥换相相转矩脉矩脉动和非和非换向相向相电流脉流脉动小小且与且与pwm-on方式方式时的的转矩脉矩脉动和和电流脉流脉动相等。相等。（4）采用）采用H_on-L_pwm方式方式时，下，下桥换相相转矩脉矩脉动和非和非换向相向相电流脉流脉动小且与小且与pwm-on方式方式时的的转矩脉矩脉动和和电流脉流脉动相等，上相等，上桥换相相转矩脉矩脉动和非和非换向相向相电流脉流脉动大且大且与与on-pwm方
10、式方式时的的转矩脉矩脉动和和电流脉流脉动相等。相等。（5）采用）采用H_pwm-L_pwm方式方式时，换相相转矩脉矩脉动最大且非最大且非换向相向相电流脉流脉动也最大。也最大。21无刷直流电机的电路模型无刷直流电机的电路模型HALLHALL状态状态101101100100110110010010011011001001导通功率管导通功率管22单侧调制下桥臂换向过程分析单侧调制下桥臂换向过程分析T1、T2同同时导通通T1关断、关断、T2导通通23单侧调制上桥臂换向过程分析单侧调制上桥臂换向过程分析T2、T3同同时导通通T3关断、关断、T2导通通24双侧调制下桥臂换向过程分析双侧调制下桥臂换向过程分
11、析T1、T2同同时导通通T1、T2同同时关断关断25双侧调制上桥臂换向过程分析双侧调制上桥臂换向过程分析T2、T3同同时导通通T2、T3同同时关断关断26t功率管开通，功率管开通，转矩脉矩脉动相同；相同；t功率管关断，功率管关断，单侧调制制转矩脉矩脉动大于双大于双侧调制制转矩脉矩脉动；t单侧调制存在相制存在相见续流流现象，象，换相相时间长；t双双侧调制引入直流母制引入直流母线电压到到续流回路，流回路，产生反生反电压，换相相时间短；短；t单侧调制制较双双侧调制制损耗小。耗小。不同调制方式的转矩脉动对比分析不同调制方式的转矩脉动对比分析27无刷直流电机的相电流分析无刷直流电机的相电流分析28无刷直
12、流电机的相电流分析无刷直流电机的相电流分析29无刷直流电机的相电流分析无刷直流电机的相电流分析30无刷直流电机的相电流分析无刷直流电机的相电流分析31无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制升升压斩波器原理波器原理32无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制HALL状态101100110010011001导通功率管33无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制T4开通开通时电流流向流流向T4关断关断时的的电流流向流流向34无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制T6开通开通时电流流向流流向T6关断关断时的的电流流向流流向35无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制HALL状态
13、101100110010011001导通功率管36无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制T3、T4关断关断时电流流向流流向 T4、T5导通通时的的电流流向流流向37无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制T4、T5关断关断时电流流向（流流向（iB0）T4、T5关断关断时的的电流流向（流流向（iB=0）38无刷直流电机的无刷直流电机的制动控制制动控制T3、T4关断关断时电流流向流流向T4、T5导通通时的的电流流向流流向39无刷直流电机的制动相电流分析无刷直流电机的制动相电流分析40无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统电流流闭环控制控制结构构转矩矩闭环控制控制结构构41无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统转矩矩闭环控制控制结构构依据依据转速控制弱磁角度速控制弱磁角度转矩矩闭环控制控制结构构依据依据转速和速和转矩控制弱磁角度矩控制弱磁角度42无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统43无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统44无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统45无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统HALL状态101100110010011001导通功率管46无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统47无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统48无刷直流电机的无刷直流电机的控制系统控制系统 49谢谢各位！