無刷直流電機概述

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1、無刷直流電機控制技術進展綜述趙聰S201302256（北京工業(yè)人學電控學院，北京100124）摘要：無刷直流電機具冇控制簡單、運行效率高、功率密度大等優(yōu)點，應用越來越廣泛。木文主要對直流無刷電動機進行理論分析，并基于電機模型討論了目前主要使用的兒種控制方法，最后闡述了當前無刷直流電機的研究熱點。關鍵字：無刷直流電機；控制技術；智能控制ThereviewofbrushlessdemotorcontroltechnologyprogressZHAOCong(Collegeofelectriccontrol,BeijingUniversityofTec

2、hnology,Beijing100124,China)Abstract:Duetotheadvantageofsimpledriven,highefficiency,andhighpowerdensity,brushlessDCmotorisusedmoreandmorewidely?Thispaperanalysesthetheoryofbrushlessdemotor,thenbasedonmotormodeltodiscussesthecurrentmainuseofseveralcontrolmethods,finallyexpound

3、sthecurrentresearchhotspotsofbrushlessdemoto匚Keywords:brushlessdemotor；controltechnology；引言直流無刷電動機最本質的特征就是沒有機械換向器和電刷所構成的在運動中機械接觸式換流機構，而代Z以永磁轉了刺激位置傳感器——電子邏輯電路和功率開關線路共同組成的電子換向器，實現(xiàn)了直流電動機由直流電源供電逆變成電動機繞組內部的交變電流，從而實現(xiàn)幾點能址轉換，把電能變成機械能。隨著新型大功率器件的發(fā)展、永磁材料性能的改善、價格的降低，直流無刷電動機在各大領域屮都得到廣泛的應用

4、，其控制技術的研究也因此成為當今社會一人研究熱點。1.BLDCM基本結構和工作原理1.1基本結構無刷直流電機的設計思想來源于利用電了開關電路代替有刷肓流電機的機械換向器。普通有刷直流電機電刷起換相作用，使主磁場和電樞磁場的方向在電機運行過程中始終保持互相垂直，從而產(chǎn)生最大轉矩，驅動電機不停運轉。無刷直流電機為了intelligentcontrol實現(xiàn)無機械接觸換相，取消了電刷，將電樞繞組和永磁磁鋼分別放在定子和轉子側，成為“倒裝式直流電機”結構。為了實現(xiàn)對電機轉速和轉動方向的控制，無刷宜流電機必須具冇由轉了位置傳感器、控制電路及功率逆變橋共同構成

5、的換相裝置。其原理框圖如圖1.1所示。圖1.1無刷直流電動機原理框圖與其他類型電機相比，無刷直流電機采用方波勵磁形式，提高了永磁材料的利用率，減小了電機體積，增大了電機出丿J,具有高效率、高可靠性的特點。因此無刷直流電機在提高兒點產(chǎn)品質量、延長其使用壽命、節(jié)能降耗等方面具有重要意義[12]o1.2T作原理由于無刷直流電動機沒冇電刷和換向器，它的繞組里電流的通、斷是通過電子換向電路及功率放大器實現(xiàn)的。要在電動機中產(chǎn)生恒定方向的電磁轉矩，就應使電樞電流隨磁場位置的變化而變化。為實現(xiàn)這一點,就需要確認磁極與繞組之間的相対位置信息。一般釆川位置傳感器來完

6、成，由位置傳感器將轉了磁極的位置信號轉換成電信號,然后去驅動功率器件，控制相應繞組電流的通、斷。打有刷直流電動機不同，無刷直流電動機的永久磁鋼磁極安放在轉了上，而電樞繞組安裝在定子上。位置傳感器也有相應的兩部分，轉動部分和電動機木體中轉子同軸連接(轉動部分通常由電機轉了代替)，固定部分與定子相連。圖1.2無刷點流電機原理示意圖如圖1.2所示,在電動機裝配過程中，首先調整好位置傳感器的三個信號元件(a、b、c)與電機定子三相繞紐(AX,BY,CZ)之間的相對位置，使得轉子磁場轉到定子某相繞組下時，該相繞組才導通,以保證轉了磁極下的繞組導體電流方向始

7、終保持一致。圖中，當電動機轉子N極位于A(a)處，則傳感器a元件感應出信號,使功率晶體管VI導通,A相繞組中便有電流通過，設其方向為A(流入)、X(流出)，便產(chǎn)生水平向左的定了磁場，與向上的轉子磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉矩，驅動轉子逆時針旋轉;當N極旋轉至B(b)處,b元件輸出信號使晶體管V2導通而其余關斷,B相繞纟fl通過電流,同樣產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉矩,當磁極旋轉至C(c)處，其動作過程與前兩處相同。如此反復循環(huán)，?電動機即可旋轉起來。市于傳感器元件安裝位置為空間互差120°電角度，因此三相繞組輪流通電時間也因為每相120°o因為功率品體管的

8、導通和截止是通過位置傳感器傳感信號來控制的，所以傳感器的位置和三和繞組位置之間必須有嚴格的対應，在電機安裝時應加以注意⑵。1.功率驅動方