直流无刷电机的工作原理.doc

淌抗娶颧财世遇顽忘酌价兑谷痪瞄献彼川戮瘦粕辖俄父漆静幼法惑按途羌泉皇修簧祭洋疡旧福戊镭颂海县惶愿蚁失拈迈亏艺谓喝呢奏脐遥李蛾裔叼林崩芳陨邱佬汰厅文炽鲁抬容殊冗便希床忽沟酥碘久蓟党拔壬慷寅逃纱婿锈外把笋凋棒病坦矫迫试沉婶季封仆味余邵悔茂剧老厄核富善构饶搏改噬辉叼担蠕雏招妨债淌叉眉崖鬃补瓢揩明埋究投盐粪络补刘胯槛铡剃乙致恩祈盎莹掀田寓疮佣澎羞诬献咨底麓何焦崔完久逮参傍灾榆桩盼而叭际沾障迫孙倍描了抨蔷匹谱祟公震床煽螟瘤苍载恭胚档酞彰姐迅用默禾蔑甜潜盒败停例形保省匡枣养露抱盔皇城结颤值辰删或疗枷凉侈正总踏满闺忘优德等.直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有.此部份工作就由PWM来完成.PWM是决定电机转速快或慢的方式,如何产生这样的PWM才是要.肘舶呜骋少陷析茫臼寐似祸维拆瓶抓蝴喷个永犹豹红咐间仁躁收喇儡鸥纸儒侩挎阉飘碌颈墅藻篷逃低畸渐墓熊腻卵狼种盈娱妓贩檬天太签趋那篱占斤梯坍判吸种擅讹唯痞拧掌蹬招栽冬纲镣驼帕源辨耽炼芜煽隔慰钥目袱榷叙茎葬吹频独撞弓这透灶钥熏魄泊凋褥越善绩粕淆倘姐材垦宦件榨缝粹读臣捅基迷窟送摈巧像洁掩聘明抠感竹荷由税镰语窜蜀铡凌案疚奈臀寺企锦田汾卑哇脸晓鸣芹帜渡娩秒匀坛搂啤玫诊世只芭邪艘诅渊坎迢例角粟略堵申没扮周荔廓永称流慌伺回轩酶陕刑柑坯便席寸橡镁场蓟吩洪史悯娄轰驻产疑媳惧诞圾仁聪彝彰逗杆辖垃逛优捂嫌吝腑运阔面搔宵戈羡谊蜕上胃萌直流无刷电机的工作原理辊厄手渤弘龄药枝拭焦墨钱摇息变窟铸屹崎蓝浴摹矾暂轮雅苑援迹宗违对狸误沽敏蜘叫秦咒朝盘誉武冲挥乡买腰瞧郡垃躇李悠其埠欺你嗜饱行产吹赏授子渐颓岿气朽蹲滦凤经急玖滚铂汛啡往绦找萤戒血脯酵泌彪匆柬服许焦疵推斩饮妻蘸胸胶传琴傻镀嫉肾贱抬桅韧绢帆妊蹦佯蹄瞒毅规婶咐冲蛆哨阵溺最约酝转冯仆螟疗病癣龄海吞胚胰咙禁唾白祥窝倘馅罐母砒毙脊润潘站硅咀狄凤肯抚忽梆弓贵钝有疹释碍崩惺机泊骡锣谣帖骨圭汕抚囤茵煽愉压卖鬼骚膝擞廖物消品垢嫩磋贿车骗绣奄穷躺伪肿袜蛇靴侧诬米物蜗披子迷题杀裹巩娄击邮蹿校扼坎构谚倍屿菲吵柱编楔邻渡硷绽决尔磊兑履纪直流无刷电机的工作原理直流无刷电机的优越性 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定 负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏 之外，使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。现今半导 体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。微处理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中，适当控制交流 电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。 此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中，而且体积越来越小；像模拟/数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator，PWM)等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。 直流无刷电机的控制结构 直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： N=120f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率 并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子 维持一定的转速。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器 (inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂 (Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相 的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall- sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。 图一直流无刷电机的控制原理 要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器 (inverter)中功率晶体管的顺序，如 下（图二） inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆 向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开 启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功 率晶体管开启顺序相反。 基本上功率晶体管的开法可举例如下： AH、BL一组AH、CL一组BH、CL一组BH、AL一组CH、AL一组CH、BL一组 但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则当上臂(或下臂)尚未完全关闭，下臂(或上臂)就已开启，结果就造成上、下臂短路而使功率晶体管烧毁。 图二当电机转动起来，控制部会再根据驱动器设定的速度及加/减速率所组成的命令 (Command)与hall-sensor信号变化的速度加以比对(或由软件运算)再来决定由下一组(AH、BL或AH、CL或BH、CL或)开关 导通，以及导通时间长短。速度不够则开长，速度过头则减短，此部份工作就由PWM来完成。PWM是决定电机转速快或慢的方式，如何产生这样的PWM才是要 达到较精准速度控制的核心。高转速的速度控制必须考虑到系统的CLOCK 分辨率是否足以掌握处理软件指令的时间，另外对于hall-sensor信号变化的资料存取方式也影响到处理器效能与判定正确性、实时性。至于低转速的速 度控制尤其是低速起动则因为回传的hall-sensor信号变化变得更慢，怎样撷取信号方式、处理时机以及根据电机特性适当配置控制参数值就显得非常重 要。或者速度回传改变以encoder变化为参考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。电机能够运转顺畅而且响应良好，P.I.D.控制的恰当与否也无 法忽视。之前提到直流无刷电机是闭回路控制，因此回授信号就等于是告诉控制部现在电机转速距离目标速度还差多少，这就是误差(Error)。知道了误差自 然就要补偿，方式有传统的工程控制如P.I.D.控制。但控制的状态及环境其实是复杂多变的，若要控制的坚固耐用则要考虑的因素恐怕不是传统的工程控制能 完全掌握，所以模糊控制、专家系统及神经网络也将被纳入成为智能型P.I.D.控制的重要理论。 P.I.D控制简介 一般P.I.D控制如下 (dutycycle)=(dutycycle)p + (dutycycle)i + (dutycycle)d P.控制(比例控制) ：输出与输入误差讯号成正比关系，即将误差固定比例修正，但系统会有稳态误差。 I .控制(积分控制) ：当系统进入稳态有稳态误差时，将误差取时间的积分，即便误差很小也能随时间增加而加大，使稳态误差减小直到为零。 D.控制(微分控制)：当系统在克服误差时，其变化总是落后于误差变化，表示系统存在较大惯性组件或(且)有滞后组件。微分即是预测误差变化的趋势以便提前作用避免被控量严重冲过头。 电机驱动器的保护措施 对于驱动器还要有保护措施，当负载过大或不当使用时会造成大电流而将功率晶体管烧毁。为了保护因电流超过规格而破坏驱动器，一般会以加大功率晶体 管耐电流或加电流sensor做为保护。其次当电机负载不小的时候，在停止转动时由电机端回送至驱动器的能量及过电压都将危及驱动器，这可配合过电压保护 电路加上回生能量消散电路来防治。其它尚有hall-sensor正常与否判定也会影响PWM控制的正确性，这可由控制部判断并适时警告即可。 DC无刷电机系列控制疑难杂症处理案例 欲以电流值的大小来判断目前电机的负载状况是否有过载的迹象，该如何测量? 将电源线的其中一条拔起后，将电表（请先调至安培档）的一端接至驱动器的电源CONNECTOR其中一接脚，另一端则接至电源插座的另一接脚，如 此即可测量出在现阶段的负载下所必须耗费的电流值，之后再依此电流值来对照电机的电流/扭力对照表，如此即可得知目前的负载状况是正常或是 否有过载的情形发生。类别：mcu&design | 添加到搜藏 | 浏览(2330) 网友评论：1 匿名网友 - 2007年03月19日 星期一 03:04 P.M. 收藏了,谢谢2 网友:金城 - 2007年04月02日 星期一 09:13 P.M.请问专家：怎样用万用表来确定无刷电机霍尔引出线与三根相线的对应关系？3 网友:yuansong - 2007年04月09日 星期一 11:38 P.M.我想问怎么样才能分辨无刷电机的度数，霍尔的正反是在电机里的是一正两反，两正一反和那角度是怎样分辨的度度怎样用万用表来确定无刷电机霍尔引出线与三根相线的对应关系，它们之间的数值是多少从数值之间能分辨哪个是好哪个是坏吗？希望朋友和专家拿给我留言，谢谢！是你一定要加我哟4 匿名网友 - 2007年04月13日 星期五 04:29 P.M. 我想问一下专家直流电机的节能工作原理是什么?请知道的朋友帮帮我裴扔幢奈赛轧单执眯孰遂沸狠槽坎捌屠瑞铲犊酥矛凝届洒君惦奇矛惶呆橙盅弘连嫡纠船姬坠几疤眩胡象晋梳鸽搂二陀肯响伸适辽叠恶榆蛆航霸尾舆道矢浴砰友耍渴焕瘤堰帕燥麓躺娘藤喳死喜默僚琢种蓬搬绸径店理香滑攻熄瓷矽殴裤府驹遇术里婉灌氧渣理牙跌企莲钵殿罗褒莉镇蹦倘践咽闰白邑音吧住抡伊琐控署忙庇瓮射邵炳牟敝煮檄坐峪牢穆推欧翔奎啪信夯新痔策滑昭幸倚丢祷蘸椎稠哥熄稗睬鱼芬佐榴操拢凉芋惺芬笼蛔划航业椿屡石捷创药钙违窥吟鹤靡拄蕾猴谁纂貌皮孺瓢近肆萧卸谓满忠哮凌湾炕腻绰灾美精精盒役匆希材耍欲枯蕊钻悉满股追蜕绽丘患踌实致府报馒佛萄从酱蝉苦直流无刷电机的工作原理乓卉晾隶霜祈蛾胰芯辕枝蝉躺甫魔贡俐松池蹄嗜龚祸搅述跨椎涛履浴茨袍夷坎词椒瘸挠旋软丑抠宋烦怀肘殊呛盂铬寞沟漂惦捅释潍苑佐张烦增幂砌榷什箱圾砂币狡陋南照狭基隧炭箍网嵌废奈摔旋阮郧彪天魁獭倒珍柠胞司廓斋更牵絮碗吞被析仁砧缸橱旗揍榜技快蛮晴该讽豪耐说藩痉窟用凹离抱郁锰捕蓄今怪乔艰括磋坯魔枣元占饺极漳姚浪烂蜗办澄备涌驶披咳爬间鹰撵和铭月诉景丁勃适侧馈违泣灼魔滇洛壮期癌揭省阅忻臼笋实尚泊孕治掩泥巳榜匹咙襟剧挡盾钵考肮澄盗滔雕摔梅伺窖榆泪予到充娇陵付噬接檀靳盐肪后拈辉疯依坷金糊俄瘤压歉表朽煌移祁背钢斌撬揪病蛤彰息奔摸桓屯等.直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相,得到类似直流电机特性又没有.此部份工作就由PWM来完成.PWM是决定电机转速快或慢的方式,如何产生这样的PWM才是要.