无刷直流电机运行原理与基本控制方法PPT幻灯片课件

，主要内容，一项或几项说明(极对、相数、电角、电角频率、相电压、线电压、反电动势)2，无刷DC电机工作原理(工作原理、数学模型)3，无刷DC电机的基本控制方法(各种参数的相互关系、换向过程和换向方式)4，车用无刷DC电机及其控制系统(基本控制、弱磁控制)，1，几项说明，极数():电机转子中N-S极的对数，2，3，4，相数():电机绕组数，3，6，12，电气角度()/机械角度():电气角度频率()/机械角度频率():电气角度频率和电机速度():磁极(2p)槽(Z)配合：Z/2p相电压：电机相绕组到电机中性点电压线电压：电机两相绕组之间的电压反电动势：电机到达拖带时一定速度下的电机线峰值电压，2，几个术语的说明，3，无刷DC电机的组成，无刷DC电机的组成：电机体，位置传感器，电子开关电路；电机本体在结构上类似于永磁同步电机。电子开关电路由电源逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元组成。电子开关电路的接通顺序与转子旋转角度同步，起到反转机械换向器的作用。在120度导通时，转子位置与电流换向有关，a)0度(换向前)b)0度(换向后)c)60度(换向前)d)60度(换向后)e)120度(换向前)f)120度(换向后)，5、霍尔状态与脉宽调制、三相反电势和三相电流之间的对应关系，无刷DC电机的电流和感应电动势具有以下特点：(1)感应电动势是三相对称的梯形波，其(3)梯形波反电动势和方波电流严格同相同步。无刷DC电机的数学模型采用由状态方程表示的无刷DC电机的理想化数学模型，电流为理想方波，反电势为理想梯形波，并做如下假设：(1)排除磁路饱和；(2)电机的涡流损耗和磁滞损耗；(3)忽略定子电流的电枢反应；(4)定子绕组为Y形。无刷DC电机的等效电路，7，无刷DC电机的数学模型，8，无刷DC电机的数学模型，任何时候，定子上只有两相同时导通，导通相的定子电流幅值保持不变：转矩系数，9，无刷DC电机的电路模型，逆变器-永磁无刷电机系统原理图，DC电源(V)；支持(滤波)电容器(F)用于中间DC环路；6个电源开关管；6个续流二极管；在各自的120导通时间内，采用120双向导通方式，根据不同的调制方式进行脉宽调制调制。10，无刷DC电机相电流分析，11，无刷DC电机换向电流，12，无刷DC电机反电动势，13，无刷DC电机换向方式，(1)pwm-on调制方式，(2)on-pwm调制方式，(14)，无刷DC电机换向方式，(3)H_on-L_pwm调制，(4)H_pwm-L_on调制，(15)，无刷DC电机换向方式，(5)L_pwm-H_pwm调制，(6)on-on调制，(16)，无刷电机仿真结果(3)H_on-L_pwm调制模式(4)H_pwm-L_on调制模式，18，无刷DC电机换向模式，(5)L_on-H_pwm调制模式，19，无刷DC电机换向模式，(1)采用pwm-on模式时，下桥换向和上桥换向的换向转矩脉动相等且最小； 非换向相电流脉动也很小；(2)当采用开pwm模式时，下桥和上桥的换向转矩脉动等于并大于开pwm模式，非换向相电流脉动也大于开pwm模式。(3)当采用H_pwm-L_on模式时，下桥的换向转矩脉动和非换向相电流脉动较大，与开-pwm模式相等，而上桥的换向转矩脉动和非换向相电流脉动较小，与开-PWM模式相等。(4)采用H_on-L_pwm模式时，下桥的换向转矩脉动和非换向相电流脉动较小，与pwm-on模式相等，而上桥的换向转矩脉动和非换向相电流脉动较大，与PWM-on模式相等。(5)采用H_pwm-L_pwm模式时，换相转矩脉动最大，非换相相电流脉动也最大。20，无刷DC电机的电路模型，21，分析单侧调制下的下桥臂换向过程，T1和T2同时接通，T1关断，T2接通，22，分析单侧调制下的上桥臂换向过程，T2和T3同时接通，T3关断，T2接通，23，分析双侧调制下的下桥臂换向过程， T1和T2同时接通，T1和T2同时断开，24、双面调制上桥臂换向过程分析表明，T2和T3同时接通，T2和T3同时断开，25、功率管接通，转矩脉动相同。 功率管关闭，单侧调制转矩脉动大于双侧调制转矩脉动。单边调制存在电流连续、换向时间长的现象。双面调制将DC总线电压引入续流环路，产生换向时间短的反向电压。单边调制比双边调制损失小。不同调制模式下转矩脉动的对比分析，26，无刷DC电机的相电流分析，27，无刷DC电机的相电流分析，28，无刷DC电机的相电流分析，29，无刷DC电机的相电流分析，30，无刷DC电机的制动控制，升压斩波原理，31，无刷DC电机的制动控制，32，无刷DC电机的制动控制，当T4接通时，电流在T4断开时流向T4，33， 无刷DC电机的制动控制，当T6接通时电流流向T6，34，无刷DC电机的制动控制，35，无刷DC电机的制动控制，当T3和T4断开时电流流向T4和T5，36，无刷DC电机的制动控制，当T4和T5断开时，电流流向(ib0)当T4和T5断开时，电流流向(iB=0)，37，无刷直流电机的制动控制， T3和T4断开时的电流流向，T4和T5接通时的电流流向，38，无刷DC电机的制动相电流分析，39，无刷DC电机的控制系统，电流闭环控制结构，转矩闭环控制结构，40，无刷DC电机的控制系统，转矩闭环控制结构根据转速控制弱磁角，转矩闭环控制结构根据转速和转矩