無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述----無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)河南工程學(xué)院陳浩關(guān)鍵詞無(wú)刷電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)發(fā)展史引言：無(wú)刷直流電機(jī)既有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又能象直流電機(jī)那樣，運(yùn)行效率高，無(wú)勵(lì)磁損耗，調(diào)速性能好，所以在儀器儀表、化工、輕紡、醫(yī)療儀器和家用電器等各個(gè)領(lǐng)域特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域有著日益廣泛的應(yīng)用。由于無(wú)刷直流電機(jī)是一種特殊的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其定子由三相繞組組成，電源通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路供給定子繞組脈寬調(diào)制(PWM)形的方波電流，其轉(zhuǎn)子由瓦型永久磁鐵制成并進(jìn)行特別的磁路處理，以產(chǎn)生梯形波的氣隙磁場(chǎng)，從

2、而使轉(zhuǎn)子在合成磁場(chǎng)力的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。因此一般的無(wú)刷直流電機(jī)都應(yīng)配備轉(zhuǎn)子磁極位置檢測(cè)器如霍爾元件或其它檢測(cè)傳感器，要根據(jù)轉(zhuǎn)子磁極位置的變化及時(shí)對(duì)組成驅(qū)動(dòng)電路的三相逆變器換相，同時(shí)形成轉(zhuǎn)速反饋環(huán)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。定子電流則通過(guò)主回路的電流傳感器檢測(cè)并反饋構(gòu)成電流環(huán).一、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)發(fā)展歷史與趨勢(shì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了現(xiàn)代電機(jī)的基本理論基礎(chǔ)。，為了取代有刷直流電機(jī)的那種電刷——換向器結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝置，人們?cè)鴮?duì)此做個(gè)長(zhǎng)期的探索。早在1915年美國(guó)人蘭格米（Langmill）

3、發(fā)明了帶控制的柵極的水銀整流器制成了直流變交流的逆變裝置?？茖W(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來(lái)了半導(dǎo)體技術(shù)的飛躍。開關(guān)型晶體管的研制成功，為創(chuàng)造新型直流電動(dòng)機(jī)——無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)帶來(lái)了生機(jī)。1955年美國(guó)D.哈利森（Harrison）畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述等人首次申請(qǐng)用晶體管換向線路替代電動(dòng)機(jī)電刷接觸的專利。這就是無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的雛形。經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)和不斷的實(shí)踐，人們終于找到了用位置傳感器和電子換向線路來(lái)代替有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置，從來(lái)為直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展開辟了新的途徑。六十年代初期，以接近某物而動(dòng)作的接近開關(guān)式位置傳感器、電磁諧振式位置傳感器和高

4、頻和、耦合式位置傳感器相繼問(wèn)世。之后有出現(xiàn)了磁電耦合式和光電式位置傳感器。半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，使人們對(duì)1879年美國(guó)人霍爾發(fā)現(xiàn)的霍爾效應(yīng)再次發(fā)生了很大的興趣。經(jīng)過(guò)多年的努力，終于在1962年試制成功了借助霍爾元件來(lái)實(shí)現(xiàn)換流的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。隨著比霍爾元件的靈敏度高千倍左右的磁敏二極管的出現(xiàn)，七十年代的初期，又試制成功了借助磁敏二極管實(shí)現(xiàn)換流的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。接著還出現(xiàn)了無(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在無(wú)刷直流電機(jī)既有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又能象直流電機(jī)那樣，運(yùn)行效率高，無(wú)勵(lì)磁損耗，調(diào)速性能好，所以在

5、儀器儀表、化工、輕紡、醫(yī)療儀器和家用電器等各個(gè)領(lǐng)域特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域有著日益廣泛的應(yīng)用。三、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的分類及特點(diǎn)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，按照它的工作特性，基本上可以分為兩大類：1、具有直流電機(jī)特性的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)這類電動(dòng)機(jī)由直流電源供電，借助位置傳感器來(lái)檢測(cè)主轉(zhuǎn)子的位置，所檢測(cè)出的信號(hào)去觸發(fā)相應(yīng)的電子換向線路以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式換流。很顯然，這種無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有有刷直流電機(jī)的各種運(yùn)行特性。2、具有交流電動(dòng)機(jī)的特性的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)這類電動(dòng)機(jī)也由直流電源供電，但通過(guò)逆變器將直流電變換成交流電，然后去驅(qū)動(dòng)一般的異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。因此它們

6、具有異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行特性。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，只有具有直流電動(dòng)機(jī)的特性才能稱為“無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)”。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn)，就是沒(méi)有換向器（整流子）和電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。加之，它通常采用永磁體為轉(zhuǎn)子，沒(méi)有激磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組又通常裝在外面的定子上，這樣，熱阻較小散熱容易。因此無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有換向火花，沒(méi)有無(wú)線電的干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械換向的限制，采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以采用在每分鐘高達(dá)幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速中運(yùn)行。其主要特點(diǎn)有：1）高效率：其效率比同容量異步電動(dòng)機(jī)提高5%-12%。2）功

7、率因子高：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)需從電網(wǎng)吸取激磁電流，功率因子接近1。3）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流?。簾o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性與他激直流電動(dòng)機(jī)樞控時(shí)相應(yīng)特性類似，所以它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，調(diào)速范圍寬.畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述4）電動(dòng)機(jī)出力高：該電動(dòng)機(jī)在體積和最高工作轉(zhuǎn)速相同時(shí)，較異步電動(dòng)機(jī)輸出功率提高30%。5）適應(yīng)性強(qiáng)：電源電壓偏離額定值+10%或-15%，環(huán)境溫度相差40K以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩從0-100%額定轉(zhuǎn)矩波動(dòng)時(shí)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)偏差，不大于設(shè)定轉(zhuǎn)速的±1%。6）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種自控式調(diào)速系統(tǒng)，它無(wú)需像

8、普通同步電動(dòng)機(jī)那樣需要啟動(dòng)繞組；在負(fù)載突變時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生振蕩和失步。8）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)適合長(zhǎng)期低速運(yùn)轉(zhuǎn)、頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，這是變頻調(diào)速器拖動(dòng)Y系列電動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的。四、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)基本上有二種方案。其中一種方案