chater5-永磁无刷电动机驱动技术.ppt

第5章永磁无刷电动机驱动技术
永磁无刷电动机驱动系统
永磁无刷电动机
永磁无刷电动机控制技术
永磁无刷电动机的发展方向
永磁无刷电动机驱动系统
一、永磁无刷电动机的优点
结构紧凑、运行可靠、效率高、功率密度大、损耗小、外形尺寸设计灵活
二、类型
1、磁通的路径和电流的走向
径向型、轴向型和直线型以及横向磁场
2、按永磁体摆放的位置
转子永磁型和定子永磁型
3、施加电流和反电动势的波形
永磁无刷交流和永磁无刷直流
永磁无刷电动机动系统
三、驱动系统的组成
四、永磁无刷电动机驱动系统应用于电动汽车上的优点
效率高、功率密度大
瞬态特性好
寿命较长,可靠性高
可调参数多,控制灵活
发展促进了相关技术的进步
永磁材料的多样性使其驱动系统灵活多变
五、无刷电机的结构
无刷直流电机从结构上来看,与传统的直流电机主要区别在于:
无刷电机具有旋转的永磁转子和固定的电磁绕组;
有刷电机具有旋转的电枢绕组和固定的永磁定子。
无刷电机的结构
无刷直流电机本质上可看作是一台用电子换相装置取代机械换相装置的直流电机。
安装在电机上的位置传感器来检测转子在运转过程中的位置。
控制器为电子换相电路提供正确的换相信息,来控制电子换相电路中的功率开关管的开关状态,保证电机各相按正确顺序导通,在空间形成跳跃式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。
无刷电机的换相原理
我们假设在A、B、C三相电流流入为正,电流方向与线圈产生磁场方向相同。
如图中Step1 所示, 对C相施加正向电压,对B施相加反向电压,A相处于高阻态,C、B两相产生的合磁场方向指向方位1。
在Step2 状态,对A相施加正向电压,对B相施加反向电压,C相处于高阻态,A、B两相产生的合磁场方向指向2 。磁场偏转产生电磁扭矩,驱动永磁转子旋转。
无刷电机的换相原理
如此循环往复,便可以实现无刷直流电机的连续工作。
无刷直流电机正转的换相状态图如图所示。
从状态1至状态6,A = Z11Z00,B = 00Z11Z,C = 1Z01Z0,其中Z为高阻态。电机反转与之类似。
无刷电机驱动电路的基本结构
无刷电机驱动要完成的两个基本功能:换相和调速
无刷直流电机的电子换相和调速需要逆变器来完成,逆变器用来控制电动机定子上各相绕组通电的顺序和时间。功率开关单元是换相电路的核心。
无刷电机驱动电路的基本结构
根据无刷直流电机的换相原理可知,电机各相电流要根据当前的转子位置来确定,即各绕组的相电压与位置传感器的输出值有严格的对应关系。
本电机中三个霍尔传感器用于检测转子位置,控制器通过霍尔传感器的信号控制各功率管的通断。
霍尔传感器与各相相电压之间的关系