永磁電機永磁無刷直流電機

關于永磁電機永磁無刷直流電機第三講永磁無刷直流電機PMBLDCM

permanentmagetbrushlessDCmotor第2頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機PMBLDCM

permanentmagetbrushlessDCmotor1.概述永磁有刷直流電機與傳統(tǒng)他勵直流電機特性類似永磁無刷直流電機用電子換向器取代機械換向器永磁體勵磁不可調節(jié)結構更加簡單、維護方便、起動性能和調速性能優(yōu)功率密度高，體積小，廣泛用于傳動系統(tǒng)機電一體化第3頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機1.電機結構第4頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機2.轉子磁極結構第5頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機2.轉子磁極結構第6頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機由定子、轉子、位置傳感器及換相電路組成定子采用疊片結構并在槽內鋪設繞組的方式定子繞組多采用三相并以星形方式連接第7頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機3.工作原理—系統(tǒng)框圖功率主電路驅動電路PWM及邏輯合成電路轉子位置檢測電路主控電路串行LED顯示電路BLDCM給定第8頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機3.工作原理第9頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理第三講永磁無刷直流電機第10頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理--6步通電順序三相繞組通電遵循如下規(guī)則：一個繞組流入電流，

一個繞組流出電流，

一個繞組不導通；通電順序如下：

1.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-第三講永磁無刷直流電機第11頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理第三講永磁無刷直流電機第12頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理--6步通電順序第三講永磁無刷直流電機1.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-

每步磁場旋轉60度，每6步旋轉磁場旋轉一周；每步僅一個繞組被換相。第13頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理--6步通電順序第三講永磁無刷直流電機隨著磁場的旋轉，吸引轉子磁極隨之旋轉。磁場順時針旋轉，電機順時針旋轉：1→2→3→4→5→6磁場逆時針旋轉，電機順時針旋轉：6→5→4→3→2→11.A+B-2.C+B-3.C+A-4.B+A-5.B+C-6.A+C-第14頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理第三講永磁無刷直流電機第15頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理第三講永磁無刷直流電機第16頁,共136頁，2024年2月25日，星期天3.工作原理第三講永磁無刷直流電機第17頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機4.逆變器拓撲結構兩種主電路形式：橋式非橋式最常用的主電路三相星形六狀態(tài)三相星形三狀態(tài)第18頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器--霍爾傳感器第19頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器--霍爾傳感器霍爾元件+信號處理電路=霍爾傳感器利用霍爾效應，當施加的磁場達到“動作點”時，OC門輸出低電壓，稱這種狀態(tài)為“開”;當施加磁場達到“釋放點”使OC門輸出高電壓，稱其為“關”基于這個原理，可制成接近開關。第20頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器--霍爾傳感器如果將一只霍爾傳感器安裝在靠近轉子的位置，當N極逐漸靠近霍爾傳感器即磁感應強度達到一定值時，其輸出是導通狀態(tài)；當N極逐漸離開霍爾傳感器、磁感應強度逐漸減小時，其輸出仍然保持導通狀態(tài)；只有磁場轉變?yōu)镾極并達到一定值時，其輸出才翻轉為截止狀態(tài)。在S-N交替變化磁場下，傳感器輸出波形占高、低電平各占50%。如果轉子是一對極，則電機旋轉一周霍爾傳感器輸出一個周期的電壓波形，如果轉子是兩對極，則輸出兩個周期的電壓波形。第21頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器--霍爾傳感器直流無刷電機中一般安裝3個霍爾傳感器，間隔120度或60度按圓周分布。如果間隔120度，則3個霍爾傳感器的輸出波形相差120度電角度；輸出信號中高、低電平各占180度電角度。如果規(guī)定輸出信號高電平為“1”，低電平為“0”，則輸出的三個信號可用3位二進制編碼表示。第22頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器--霍爾傳感器如果間隔60度，則輸出波形相差60度電角度。間隔120度與60度的二進制編碼是不同的。100000001011111110100000001011111110第23頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器光電傳感器第24頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機5.位置傳感器電磁式位置傳感器第25頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第26頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第27頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第28頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第29頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第30頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第31頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機6.永磁無刷電機的穩(wěn)態(tài)計算第32頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機7.永磁無刷直流電動機主要波形第33頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型由于稀土永磁無刷直流電動機的氣隙磁場、反電勢以及電流是非正弦的，因此不能采用直、交鈾坐標變換的分析方法。通常，直接利用電動機本身的相變量來建立數學模型。第34頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型假設不計磁路飽和，不計渦流和磁滯，三相對稱，則其電壓方程為：定子相電壓定子相電流相感應電勢相繞組自感兩相繞組互感微分算子第35頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型上述模型中，電流為三相對稱方波、電勢為梯形波.對于表面式電機，轉子磁阻不隨轉子位置變化，因此自感和互感為常數第36頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型當三相繞組Y接，且沒有中線，則：第37頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型第38頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型根據電壓方程可以建立等效電路模型：第39頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機8.電機的暫態(tài)數學模型根據電壓方程還常寫成狀態(tài)方程的形式：第40頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機9.永磁無刷電機的電樞反應A、B相通電時產生電樞磁場Fa轉子磁場Fm在60度范圍內不換相Fa分解為d、q軸磁場當轉子磁場在B方向時去磁最大當轉子磁場在X方向時助磁最大當轉子磁場在BX中間位置時無去助磁因此在一個60度的磁狀態(tài)內，電樞磁場從最大去磁逐漸減小到30度處的不去磁不助磁，然后逐漸增大到最大助磁狀態(tài)后，換相、進入新的一個磁狀態(tài)第41頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機9.永磁無刷電機的電樞反應助磁或去磁的最大值：q軸電樞反應使得主磁場波形畸變：對于徑向充磁的轉子，由于q軸磁阻大，q軸磁場引起的畸變較小對于切向充磁的轉子，由于q軸磁阻小，q軸磁場引起的畸變較大，使得永磁體前極尖助磁，后極尖去磁第42頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機10.永磁無刷電機的運行特性由于無刷永磁直流電機的穩(wěn)態(tài)計算與直流機類似，所以其運行特性也與直流機類似10.1機械特性：第43頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機當轉子采用徑向式結構，電機電感較小，電阻作用較大，電機具有硬的機械特性。1當轉子采用切向式結構，電機電感較大，機械特性較軟。3一般介于兩者之間210.1機械特性：有刷直流電動機參與換向的繞組元件相對較少，只考慮電阻的影響，忽略電感的作用。無刷直流電動機．參與換向的繞組為一相繞組，而不是單個線圈，電感較大。當稀土木磁無刷直流電動機采用不同的轉子結構時，電感和電阻對機械特性的影響并不相同：第44頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機10.1機械特性：不同供電電壓下，徑向式結構的水磁無刷電機的機械持性曲線簇下彎是由于電流大、管壓降增大第45頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機10.2調節(jié)特性10.2工作特性

從機械待性和調節(jié)持性可以看出，稀土永磁無刷直流電動機具有和一般有刷直流電動機一樣好的控制性能，可以通過改變電源電壓實現無級調速。第46頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.永磁無刷直流電機轉矩脈動

轉矩脈動是無刷電機在低速運行時的一項十分重要的性能指標，通常高性能伺服系統(tǒng)的低速轉矩脈動應小于3%。造成轉矩脈動的原因有：電磁因素引起的轉矩脈動電流換向引起的轉矩脈動齒槽引起的轉矩脈動電樞反應影響機械工藝引起的轉矩脈動第47頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動

電磁轉矩脈動是由于定子電流和轉子磁場相互作用而產生的轉矩脈動。它與氣隙磁密的分布和電流的波形以及繞組的形式有直接的關系，為了便于分析，假定：

(1)忽略齒槽、換向過程和電樞反應等影響；

(2)電樞繞組在定子內表面均勻連續(xù)分布；

(3)電機為三相導通星形三相六狀態(tài)工作，氣隙磁場方波。由于電機在每一個磁狀態(tài)(60度電角度)內的電磁作用是相同的，故以下僅分析一個磁狀態(tài)的轉矩變化情況。第48頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動方波寬：120-180度方波磁場軸線方波磁場軸線變化范圍一個磁狀態(tài)60度第49頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動當a=90度時氣隙磁場軸線與通電繞組A、C空間軸線重合，定轉子磁場正交，產生最大電磁轉矩。當a=60或120度時氣隙磁場，A、C相合成磁場，對轉子磁場產生最大直軸去磁或增磁電樞反應、此時電磁轉矩為最小值。第50頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第51頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第52頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第53頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第54頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第55頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第56頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第57頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第58頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第59頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動反應了電磁轉矩波動與方波磁密寬度的關系，隨寬度增加，轉矩脈動單調下降。當寬度=120時，轉短脈動最大，達到30％；當寬度=180時，電磁轉矩脈動為零第60頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第61頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.1電磁因素引起的轉矩脈動第62頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動

無刷直流電動機每經過一個磁狀態(tài)，定子繞組中的電流就要進行一次換向。每一次換向，電機中的電流從一相轉移到另一相，并對電磁轉矩產生一定影響。這種相電流換向也是引起轉矩脈動的主要原因之一。下面分析兩相導通星形三相六狀態(tài)方波無刷直流電動機的換向轉矩脈動機理。從AC到BC換相第63頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動

用動態(tài)方程來分析換相過程對轉矩的影響：

忽略電阻影響，設定：第64頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動用動態(tài)方程來分析換相過程對轉矩的影響：對于回路1：回路1第65頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動

用動態(tài)方程來分析換相過程對轉矩的影響：回路2第66頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動

用動態(tài)方程來分析換相過程對轉矩的影響：第67頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第68頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動A（0，I）B（0，0）第69頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第70頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第71頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第72頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動C相反向通電，ec為負值第73頁,共136頁，2024年2月25日，星期天（3-69）第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第74頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第75頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第76頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.2電流換向引起的轉矩脈動第77頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.3齒槽效應引起的轉矩脈動第78頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.4電樞反應引起的轉矩脈動第79頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.5機械加工和工藝引起的轉矩脈動第80頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.6無刷直流電機轉矩脈動規(guī)律示例：一般波形第81頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.6無刷直流電機轉矩脈動規(guī)律示例：槽口極弧系數第82頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.6無刷直流電機轉矩脈動規(guī)律示例：槽口極弧系數第83頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.6無刷直流電機轉矩脈動規(guī)律示例：換相角的影響第84頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機11.6無刷直流電機轉矩脈動規(guī)律示例：電流初值影響第85頁,共136頁，2024年2月25日，星期天無刷直流電機的電流和感應電動勢具有以下特點：（1）感應電動勢為三相對稱的梯形波，其波頂寬為120度（2）電流為三相對稱的方波；（3）梯形波反電勢與方波電流在相位上嚴格同步。86HALL狀態(tài)與PWM、三相反電勢和三相

相電流的對應關系第86頁,共136頁，2024年2月25日，星期天87無刷直流電機的換流模式（1）pwm-on型調制方式（2）on-pwm型調制方式第87頁,共136頁，2024年2月25日，星期天88無刷直流電機的換流模式（3）H_on-L_pwm型調制方式（4）H_pwm-L_on型調制方式第88頁,共136頁，2024年2月25日，星期天89無刷直流電機的換流模式（5）L_pwm-H_pwm型調制方式（6）on-on型調制方式第89頁,共136頁，2024年2月25日，星期天90無刷直流電機的仿真結果（1）pwm-on型調制方式（2）on-pwm型調制方式第90頁,共136頁，2024年2月25日，星期天91無刷直流電機的換流模式（3）H_on-L_pwm型調制方式（4）H_pwm-L_on型調制方式第91頁,共136頁，2024年2月25日，星期天92無刷直流電機的換流模式（5）H_pwm-L_pwm型調制方式調制方式轉矩脈動結果上橋下橋pwm-on20％20％on-pwm30％30％H_pwm-L_on18.5％37.5％H_on-L_pwm33.8％15.4％H_pwm-L_pwm42.4%42.4%第92頁,共136頁，2024年2月25日，星期天93無刷直流電機的換流模式（1）采用pwm-on方式時，下橋換相和上橋換相的換相轉矩脈動相等，且最??；非換向相電流脈動也是最小的；（2）采用on-pwm方式時，下橋和上橋換相轉矩脈動相等且比pwm-on方式大，非換向相電流脈動也比pwm-on方式時大。（3）采用H_pwm-L_on方式時，下橋換相轉矩脈動和非換向相電流脈動大且與on-pwm方式時的轉矩脈動和電流脈動相等，上橋換相轉矩脈動和非換向相電流脈動小且與pwm-on方式時的轉矩脈動和電流脈動相等。（4）采用H_on-L_pwm方式時，下橋換相轉矩脈動和非換向相電流脈動小且與pwm-on方式時的轉矩脈動和電流脈動相等，上橋換相轉矩脈動和非換向相電流脈動大且與on-pwm方式時的轉矩脈動和電流脈動相等。（5）采用H_pwm-L_pwm方式時，換相轉矩脈動最大且非換向相電流脈動也最大。第93頁,共136頁，2024年2月25日，星期天94無刷直流電機的相電流分析第94頁,共136頁，2024年2月25日，星期天95無刷直流電機的相電流分析第95頁,共136頁，2024年2月25日，星期天96無刷直流電機的相電流分析第96頁,共136頁，2024年2月25日，星期天97無刷直流電機的相電流分析第97頁,共136頁，2024年2月25日，星期天98無刷直流電機的相電流分析第98頁,共136頁，2024年2月25日，星期天99無刷直流電機的控制系統(tǒng)電流閉環(huán)控制結構轉矩閉環(huán)控制結構第99頁,共136頁，2024年2月25日，星期天100無刷直流電機的控制系統(tǒng)轉矩閉環(huán)控制結構依據轉速控制弱磁角度轉矩閉環(huán)控制結構依據轉速和轉矩控制弱磁角度第100頁,共136頁，2024年2月25日，星期天101無刷直流電機的控制系統(tǒng)第101頁,共136頁，2024年2月25日，星期天102無刷直流電機的控制系統(tǒng)第102頁,共136頁，2024年2月25日，星期天103無刷直流電機的控制系統(tǒng)第103頁,共136頁，2024年2月25日，星期天104無刷直流電機的控制系統(tǒng)HALL狀態(tài)101100110010011001導通功率管第104頁,共136頁，2024年2月25日，星期天105無刷直流電機的控制系統(tǒng)第105頁,共136頁，2024年2月25日，星期天106無刷直流電機的控制系統(tǒng)第106頁,共136頁，2024年2月25日，星期天107無刷直流電機的控制系統(tǒng)

第107頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—開關主電路

對于單相交流電源供電、電機采用三相電摳繞組時，其典型開關主電路通常由整流電路、濾波電路、緩沖電路和逆變電路構成：第108頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—開關主電路第109頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器第110頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器第111頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器IR公司推出的IR21xx系列集成芯片是MOS、IGBT功率器件專用柵極驅動芯片，通過自舉電路工作原理，使其既能驅動橋式電路中低壓側的功率器件，又能驅動高壓側的功率元件，因而在電機控制、伺服驅動、UPS電源等方面得到廣泛應用。這些器件集成了特有的負電壓免疫電路，提高了系統(tǒng)耐用性和可靠性，有些器件不僅有過流、過溫檢測輸入等功能，還具有欠壓鎖定保護、集成死區(qū)時間保護、擊穿保護、關斷輸入、錯誤診斷輸出等功能。第112頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器第113頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器第114頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器IR2130是600V以下高壓集成驅動器件，它具有六路輸入信號和六路輸出信號，且只需一個供電電源即可驅動三相橋式逆變電路的6個功率開關器件，一片IR2130可替代3片IR2110,使整個驅動電路更加簡單可靠。

IR2130芯片具有以下一些特點：（1）可直接驅動高達600V電壓的高壓系統(tǒng)，輸出端具有dV/dt抑制功能;（2）最大正向峰值驅動電流為250mA，反向峰值驅動電流為500mA;（3）具有電流放大和過電流保護功能，同時關斷六路輸出;（4）自動產生成上、下側驅動所必需的死區(qū)時間（2.5μs）;（5）具有欠壓鎖定功能并能及時關斷六路輸出;（6）2.5V邏輯信號輸入兼容。第115頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—驅動器C1自舉電容，為上橋臂功率管驅動存儲能量，開關頻率大于5kHz時,容值應不小于0.1U,選低漏電流的瓷片電容;D1為自舉三極管，其作用是防止上橋臂導通時的直流電壓母線電壓加到IR2130的電源上而使器件損壞，因此D1應有足夠的反向耐壓，為了滿足主電路功率管開關頻率的要求，D1還應選超快速恢復型三極管。R1和R2是IGBT的柵極限流電阻,一般可采用十幾到幾十歐。對IGBT的動態(tài)特性將產生極大的影響，不同電流容量的IGBT器件的柵極限流電阻有不同的取值,功率越大的管子柵極電阻應越小。第116頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—控制電路

控制電路是無刷直流電動機正常運行并實現各種調速伺服功能的指揮中心，它主要完成以下功能：

(1)對轉子位置傳感器輸出的信號、PWM調制信號、正反轉轉、停車信號進行邏輯綜合．以給驅動電路提供各開關管的斬波信號和選通信號．實現電機的正反轉及停車控制。

(2)產生PWM調制信號，使電機的電壓隨給定速度信號而自動變化，實現電機開環(huán)調速。

(3)對電動機進行速度閉環(huán)調節(jié)和電流閉環(huán)調節(jié)有較好的動態(tài)相靜態(tài)性能。

(4)實現短路、過流相欠壓等故障保護功能等。第117頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機12永磁無刷電機的控制器—控制電路

控制電路的形式多種多樣，歸納起來主要有以下幾種型式：

1.分立元件全模擬電路

2.專用集成控制電路

3.數?；旌峡刂齐娐?；

4.全數字控制電路。

分立元件全模擬控制電路在以往的無刷直流電動機中大量應用，由于模擬電路中不可避免地存在參數飄移和不一致問題，以及線路復雜、調試不便等因素，因而使電機的可靠性相性能受到影響。隨著無刷直流電動機性能要求越來越高，其控制器由以硬件模擬電子器件，轉向數字電路、微處理器、數字信號處理器(DSP)，實現半數字化的數?；旌峡刂齐娐泛腿珨底只目刂齐娐??？刂埔?guī)律由硬件實現轉向以軟件實現。對于高性能的稀土水磁無刷直流伺服系統(tǒng),由于微機和DSP的應用，在控制上由通常所采用的PI(比例積分)或PID(比例積分微分)控制規(guī)律，開始轉向應用現代控制理論，同時引進模糊控制、神經網絡等智能控制理論，發(fā)展智能化的稀土水磁無刷直流電動機，從而實現復雜的控制算法和故障診斷。第118頁,共136頁，2024年2月25日，星期天第三講永磁無刷直流電機課外習題：1.分析三相永磁無刷電機主電路全橋控制和半橋控制的工作原理和優(yōu)缺點2.論述永磁無刷電機驅動系統(tǒng)的構成及其功能，并舉例說明3.論述永磁無刷電機轉矩脈動的內在原因第119頁,共136頁，2024年2月25日，星期天正反轉的邏輯關系第120頁