無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器原理

1、第2章無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理驅(qū)動(dòng)方式的理論分析一、主要器件MOSFETMOSFET又稱(chēng)金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可分為NMOSFET與PMOSFET。如圖1所示，一塊P型硅半導(dǎo)體資料作襯底，在其面上擴(kuò)散了兩個(gè)N型區(qū)，再在上邊覆蓋一層二氧化硅(SiO2）絕緣層，最后在N區(qū)上方用腐化的方法做成兩個(gè)孔，用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個(gè)孔內(nèi)做成三個(gè)電極：G(柵極）、S（源極）及D（漏極），如N型和P型兩種，又被稱(chēng)為圖1圖所示。在驅(qū)動(dòng)器上用到的MOSFET是在其上反并聯(lián)一個(gè)二極管，該二極管以往被稱(chēng)為寄生二極管。因?yàn)樵黾恿硕O管的緣由，從而使其沒(méi)有了反向電壓阻斷的能力。一般使用時(shí)在柵源極間施加一個(gè)

2、-5V的反向偏執(zhí)電壓，目的是為了保證是器件導(dǎo)通，噪聲電壓一定閾值門(mén)控（柵極）電壓和負(fù)偏置電壓之和。MOSFET的使用方法和三極管的使用方法幾乎近似，都是采納小電圖2流的方式來(lái)控制大電流，這在模擬電路中常常用到。如圖2所示，在無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中使用MOSFET主假如在MOSFET的柵源極施加一個(gè)寄生二極管。二、單相半波逆變器原理圖2如圖3所示是單相半波逆變器的原理圖。對(duì)其工作狀態(tài)分析以下：圖3第一個(gè)工作狀態(tài)，v1導(dǎo)通，負(fù)載電壓等于Ud/2,從而使負(fù)載電流與電壓同向。第二個(gè)工作狀態(tài)，v2關(guān)短后，負(fù)載電流流向vd2，使得負(fù)載上的電壓變成-Ud/2。但跟著時(shí)間的推移會(huì)使負(fù)載的電流最后變成0。第三個(gè)工作狀

3、態(tài)，v2導(dǎo)通，使得負(fù)載中出現(xiàn)了負(fù)電壓和負(fù)電流。第四個(gè)工作狀態(tài)，v2關(guān)斷造成vd2正向偏置，得負(fù)載電壓變成Ud/2。假如電壓為橫坐標(biāo)u，電流為豎坐標(biāo)i的話，那么經(jīng)過(guò)上邊四個(gè)狀態(tài)就可以是電流和電壓在四個(gè)象限內(nèi)輪流工作。所以，采納必定的方法經(jīng)過(guò)控制v1和v2的導(dǎo)通時(shí)間就可以達(dá)到控制負(fù)載上電流和電壓依據(jù)必定的頻率來(lái)輪換著工作。但是上邊的變換有一些弊端。好比，在任何時(shí)刻加載在負(fù)載上的電壓都是所有電壓的一半。假如咋某個(gè)時(shí)刻對(duì)于功率額定的器件，電壓減半后會(huì)使電流變成本來(lái)的兩倍，同時(shí)又歐姆定律可知這時(shí)的發(fā)熱會(huì)變成本來(lái)的次方倍。這對(duì)于器件來(lái)說(shuō)會(huì)造成更大的風(fēng)險(xiǎn)。別的電壓只好在最大電壓的一半，沒(méi)方法為0V，那就會(huì)是

4、器件造成更大的漣漪度。三、三相逆變電路原理以下列圖由單項(xiàng)橋的原理來(lái)分析三相橋電路。每個(gè)負(fù)載由兩個(gè)上下橋臂共同連接，中間是連接在一起的沒(méi)有中心線的星型連接方式。中點(diǎn)電壓有橋臂上下開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)所決定。假定每一相的橋臂在隨便給準(zhǔn)時(shí)刻均有一個(gè)開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通。當(dāng)開(kāi)關(guān)的一個(gè)關(guān)斷時(shí)，該相電流就會(huì)流到另一的反向二極管上。但是開(kāi)通每相橋臂開(kāi)關(guān)和關(guān)斷橋臂開(kāi)關(guān)的時(shí)候需要預(yù)留足夠的時(shí)間，以免造成直流供電電源的短路。經(jīng)過(guò)原理可以看出來(lái)，只要控制每一相的上下橋臂的導(dǎo)通時(shí)間就可以控制每相上的電流和電壓。以此設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器的目的就是為了更好的控制導(dǎo)通的時(shí)間，也可以用導(dǎo)通的占空比來(lái)表示。圖4電機(jī)控制原理一、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程直流

5、無(wú)刷電機(jī)第一是經(jīng)過(guò)位置傳感器檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，這里用到的傳感器主要有旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾元件、正交編碼器、光電開(kāi)關(guān)等。而后依據(jù)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子的位置開(kāi)啟或者封鎖相應(yīng)的mos管電路已達(dá)到控制電機(jī)的目的。如圖4所示，上邊三個(gè)mos管分別為Q1、Q2、Q3統(tǒng)稱(chēng)為上橋臂，而下邊三個(gè)Q4、Q5、Q6統(tǒng)稱(chēng)為下橋臂。當(dāng)mos管導(dǎo)通時(shí)，電流流經(jīng)無(wú)刷直流電機(jī)的電樞，使流經(jīng)的電流方向與磁場(chǎng)方向成90度，從而經(jīng)過(guò)電機(jī)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)部原有的磁場(chǎng)相作用，推進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。但這其實(shí)不可以向來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。所以，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)必定的角度有就需要改變mos管的導(dǎo)通順序，連續(xù)使通電線圈與定磁場(chǎng)成90度。以往狀況下導(dǎo)通的mos管是一組橋臂的上橋臂和別的一組的下橋臂，但是絕對(duì)不可以同時(shí)導(dǎo)通一組橋臂的上下兩個(gè)橋臂。因?yàn)檫@樣會(huì)使電源出現(xiàn)短路，燒壞元器件。二、導(dǎo)通時(shí)間和頻率的確定改變mos管導(dǎo)通的時(shí)間和導(dǎo)通頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)參數(shù)的控制，以往狀況下這類(lèi)技術(shù)成為脈沖寬度