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永磁无刷直流电机BLDC

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发表于 2017-3-3 09:58:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
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我们说无刷直流电机(BLDC)在传统上定义为具有梯形/方波反电动势波形形状的永磁同步电机,来区别于具有正弦波反电动势的永磁同步电机PMSM下面我再简单再说说无刷直流电机的原理
相信大多数男生小时候都玩过“吸铁石”,谁都知道磁体同性相吸、异性相斥的原理。同样的,当我们给一个线圈通上交流电时候,它的磁场效果和条形电磁铁是一样的,如下图。
image001.png
而磁体同性相吸、异性相斥的原理,不仅适用于磁体和磁铁之间,同样适用于通电线圈和永磁体之间,如下图的简易图。
image003.png
于是乎,无刷直流电机的工作原理就出来了。然后我们让线圈做定子,磁铁做转子,使定子线圈通入三相交流电,基本结构就出来了。需要注意得一点是,无刷直流电机与传统的直流电机相比, 从结构上看是有不同之处的。主要区别在于:我们用装有永磁体的转子取代了有刷直流电机的定子磁极;用具有多(三)相绕组的定子取代了电枢;用由逆变器和转子位置检测器组成的电子换向器取代了机械换向器和电刷。 因此, 无刷直流电机就由永磁电机本体、 逆变器和转子位置传感器三大部分组成 。电机结构如下图所示。
image005.png
曾经有人问过,直流无刷电机是直流电机吗?如果不是,那明明我给它供的是直流电压啊?这是怎么回事呢?
image007.png
请看上图,你给供电的是左侧逆变器(直流变交流)的电压,当然是直流电了。而电机的供电的电压其还是三相交流的。
.无刷直流电机的控制方法
有霍尔传感器的梯形波控制框图如下:
image009.png
这个控制系统的构成有:控制器(可以是单片机,DSP,PLC等等),IGBT驱动器(当然你也可以用mos管),桥式电路(有全桥和半桥),无刷直流电机,霍尔传感器等等。我们根据无刷直流电机转子磁极的位置,对定子线圈进行换相通电,形成6步的旋转磁场,进而带动转子同步的转动。
有传感器的控制方式的关键技术一在于我们需要能够通过安装在电机上的三个霍尔器件A,B,C来准确快速的获取转子磁极位置的信息。关键技术二在于如何通过6个功率器件组成的3相桥式电路来控制定子线圈的6拍通电方式,从而形成一个旋转磁场。6拍定子线圈方式如下图所示。
image011.png
可以看到当我们按照上图的方式通电的时候,三相绕组线圈形成的合成磁场会慢慢的逆时针转动。
此外需要说明的是,控制框图里的霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,它可以有效的反映通过霍尔原件的磁密度 , 有正向磁场通过霍尔,输出“1”, 有反向磁场通过霍尔,输出“0 ”。当霍尔传感器在和电机的转子做相对运动时,随着转子下磁密度的变化,来产生变化的信号。如下图所示。
image013.png
当电机按一个(正转或反转)方向转动时, 3个霍尔传感器的输出会按照6步的规律变化 .
image015.png
如果霍尔传感器输出依次为:101 011 010 110 100 101 ,电机驱动电路如下:
image017.png
那么正转控制规律如下:
image019.png
按照上图的规律控制功率管的开断,电机就会开始转动起来







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发表于 2017-12-25 16:39:18 | 显示全部楼层
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