无刷直流BLDC内部教学讲义课件

无刷直流BLDC内部资料无刷直流BLDC内部资料11.1无刷直流电动机基本工作原理

BLDCM的基本组成

无刷直流电机主要由永磁电动机本体，转子位置检测器和功率开关逆变器件三个部分组成。电力电子开关逆变器输入端加直流电压源，逆变器根据一定的逻辑关系向电机的三相绕组依次导通电流。位置检测器检测电机转子位置，将转子位置信号输出给控制模块。控制模块将位置信号处理后，形成一定逻辑的开关信号驱动电力电子开关管的导通与关断。1.1无刷直流电动机基本工作原理

BLDCM的基本组成2电力电子开关逆变器如下图所示。控制V1-V6或者V4,V6,V2的导通方式和顺序，可以给电机定子三相绕组提供有一定逻辑关系的电压，使电机输出大小恒定的转矩。逆变器开关V1-V6为功率开关器件，多用IGBT或P-MOSFET。每个功率开关管旁边均反并联一个续流二极管，用于功率开关管关断时，由于电机的电感性而不能突变的电流的流通。BLDC基本原理图电力电子开关逆变器如下图所示。控制V1-V6或者V4,V6,3无刷直流BLDC内部教学讲义课件4无刷直流BLDC内部教学讲义课件5无刷直流BLDC内部教学讲义课件6（2）三相六状态180°双极性：

绕组导通方式为

，使用三相全桥逆变器，功率开关的导通方式为：V1V2V5→V1V2V6→V1V3V6→V4V3V6→V4V3V5→V4V2V5。（2）三相六状态180°双极性：7基本原理与上相似，也是绕组随着转子磁极的旋转而依次导通，使导通的绕组始终处于相应的磁极磁通下。不同的是，每个状态下，电机定子绕组有三相导通。合成的电磁转矩比三相六状态120°双极性方式下要大一些。但是任意时刻都有三相绕组导通，使得电机的耗电量上升。基本原理与上相似，也是绕组随着转子磁极的旋转而依次导通，使导8（3）三相六状态120°双极性：绕组导通顺序为：使用三相全桥逆变器，功率开关管的导通顺序为：导通方式，T1T6→T1T2→T3T2→T3T4→T5T4→T5T6。（3）三相六状态120°双极性：9基本原理与上三相三状态导通方式基本一样。所不同的是，每个状态下，均有两相绕组被导通，即每个状态下，有两相的导通绕组切割磁力线。其感应产生的电磁力将是两相绕组产生的电磁力的合成。由于在转子磁极边缘磁通很小，在两极的中间位置，磁通为零。为了充分利用转子磁极产生的磁通，获得最大的电磁转矩。在每次两相绕组导通的情况下，使用60°电角度换相的方法，一共有六个状态。这样可以保证导通绕组处于较大的磁通密度下。由此可知，三相六状态120°双极性控制的方式，比三相三状态控制方式时，更加充分地利用了永磁体磁极产生的磁通。在实际应用中通常采用这种导通方式。基本原理与上三相三状态导通方式基本一样。所不同的是，每个状态10三相六状态绕组导通示意图

0°60°180°240°A相：B相：C相：120°300°360°60°A+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-导通模式：三相六状态绕组导通示意图

0°60°180°240°A相：B11BLDCM换流规律总结

1、共同特点：定子绕组产生的合成磁场是一个跳跃式的旋转磁场，随着转子的转动，每隔一定角度，定子磁动势改变一次。2、三相三状态：一个电周期（360°电角）有三个磁状态，每个磁状态持续120°电角，绕组电流为单方向电流。3、三相六状态：一个电周期（360°电角）有六个磁状态，每个磁状态持续60°电角，绕组电流为双向电流。

BLDCM换流规律总结

1、共同特点：定子绕组产生的合成磁场121.3霍尔位置传感器工作原理

（a）原理（b）分类线性HALLIC开关型HALLIC锁定型HALLICHALLIC利用电流的磁效应，既通电的的半导体介质在外磁场的作用下会产生新的电场，也就是所谓的霍尔效应。1.3霍尔位置传感器工作原理

（a）原理（b）分类线性H13（a）输出特性（b）输出波形（c）锁定型霍尔IC的输出特性和输出波形U0/V0N极S极（a）输出特性（b）输出波形（c）锁定型霍尔IC的输出特性和14HC0°60°180°240°120°300°360°60°ttt（d）在BLDCM中的应用NSnHAHBHC：HA：HB：传感器转子HALLIC1.传感器转子采用永磁体。2.传感器转子永磁体的极对数与电机主转子的极对数相同，安装位置完全一致。HC0°60°180°240°120°300°360°60°15位置传感器输出波形与绕组导通规律的对应关系

0°60°180°240°120°300°360°60°ttttttA相：B相：C相：HA：HB：HC：101100110010011001101霍尔信号导通绕组101100110010011001101HAHBHCA+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-A+B-位置传感器输出波形与绕组导通规律的对应关系

0°60°18016绕组导通规律与主回路功率管触发信号的对应关系+-T1T3T4T6T5T2ABCA+B-触发示意图+-T1T3T4T6T5T2ABCA+C-触发示意图A+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-T1T6T1T2T3T2T3T4T5T4T5T6导通绕组导通功率管绕组导通规律与主回路功率管触发信号的对应关系+-T1T3T417霍尔信号与主回路功率管触发信号的对应关系

触发信号为高电平“1”时功率管导通，为低电平“0”关断霍尔信号导通绕组101100110010011001HAHBHCA+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-功率管触发信号T1T2T3T4T5T6111111111111000000000000000000000000霍尔信号与主回路功率管触发信号的对应关系

触发信号为高电平“181.4无刷直流电机的调速原理+-T1T3T4T6T5T2ABCUdc假设某时刻，电机处于A+B-的导通状态下，则此时的电机电压平衡方程为再考虑到稳态时：有上式可简化为：则，可得BLDCM的机械特性：线反电动势式中：相电阻平均反电动势系数平均转矩系数功率管导通压降1.4无刷直流电机的调速原理+-T1T3T4T6T5T219无刷直流电动机的调速方法---PWM技术

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力。电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。无刷直流电动机的调速方法---PWM技术

脉冲宽度调制(PW20PWM信号的产生：

+-三角波参考电压Ud+-三角波参考电压UdPWM信号SPWM信号PWM信号的产生：

+-三角波参考电压Ud+-三角波参考电压21PWM信号的叠加：

PWM信号产生电路功率管触发信号位置信号处理电路三相霍尔信号及正反转控制信号与门叠加上PWM信号的功率管触发信号三相桥式功率主电路驱动隔离电路PWM信号的叠加：

PWM信号产生电路功率管触发信号位置信号22加上PWM信号后的6个触发信号（仅下桥臂斩波）：0°60°180°240°T1：T4：T6：120°300°360°60°T3：T5：T2：PWM：加上PWM信号后的6个触发信号（仅下桥臂斩波）：0°60°123加上PWM信号后的6个触发信号（上下桥臂全斩波）：

0°60°180°240°T1：T4：T6：120°300°360°60°T3：T5：T2：PWM：加上PWM信号后的6个触发信号（上下桥臂全斩波）：

0°60241.5电力电子器件基础知识电力电子器件（PowerElectronicDevice）又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。1.5电力电子器件基础知识电力电子器件（PowerEl25常用电力电子器件一、电力电子器件的分类：1、根据开关器件开通、关断可控性的不同：（a）不可控器件二极管D（b）半控器件（c）全控器件双极型晶体管BJT（GTR）可关断晶闸管GTO电力场效应晶体管P-MOSFET绝缘栅双极型晶体管IGBTMOS控制晶闸管MCT静电感应晶体管SIT静电感应晶闸管SITH普通晶闸管SCR

及其派生系列RCTASCRTRIAC常用电力电子器件一、电力电子器件的分类：1、根据开关器件开通262、根据开通、关断所需门极（栅极）驱动信号的不同：（a）电流控制型（b）电压控制型SCRGTOBJT（GTR）P-MOSFETIGBTMCTSITSITH3、根据半导体器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况：（a）单极型（b）双极型P-MOSFETSITGTOSCRIGBTMCTSITH（c）混合型BJT（GTR）2、根据开通、关断所需门极（栅极）驱动信号的不同：（a）电流27晶闸管（Thyristor）晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极;晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管（Thyristor）晶闸管（Thyristor）是晶28晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。晶闸管的工作条件：

1.晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。

2.晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

3.晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。

4.晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：29绝缘栅双极型晶体管IGBTIGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。绝缘栅双极型晶体管IGBTIGBT(InsulatedGa30功率MOSFET金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称全氧半场效晶体管（Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管（field-effecttransistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOSFET、PMOSFET、nMOSFET、pMOSFET等。功率MOSFET金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称全氧半31电力晶体管也称巨型晶体管

GTR:GiantTransistorGTR是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力,产生于本世纪70年代，其额定值已达1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。GTR的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。在开关电源和UPS内，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。

电力晶体管也称巨型晶体管

GTR:GiantT32可关断晶闸管GTO可关断晶闸管GTO（GateTurn-OffThyristor）亦称门控晶闸管。其主要特点为，当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。前已述及，普通晶闸管（SCR）靠门极正信号触发之后，撤掉信号亦能维持通态。欲使之关断，必须切断电源，使正向电流低于维持电流IH，或施以反向电压强迫关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积重量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声。可关断晶闸管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点，以具有自关断能力，使用方便，是理想的高压、大电流开关器件。GTO的容量及使用寿命均超过巨型晶体管（GTR），只是工作频率比GTR低。目前，GTO已达到3000A、4500V的容量。大功率可关断晶闸管已广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域，显示出强大的生命力。可关断晶闸管GTO可关断晶闸管GTO（GateTurn-O33

各类优点

IGBT优点：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小；缺点：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO

GTR优点：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低；缺点：开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题

GTO优点：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强；缺点：电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低电力MOSFET优点：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题；缺点：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。制约因素：耐压，电流容量，开关的速度。无刷直流BLDC内部教学讲义课件341.6速度、电流负反馈双闭环系统

1.6速度、电流负反馈双闭环系统

35闭环控制系统闭环控制系统(closed-loopcontrolsystem)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(NegativeFeedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。闭环控制系统36PID控制器简述PID（比例积分微分）英文全称为ProportionIntegrationDifferentiation，它是一个数学物理术语。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。PID控制器简述PID（比例积分微分）英文全称为Propor37PID控制的原理和特点在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。PID控制的原理和特点38比例（P）控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。积分（I）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分（D）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。比例（P）控制39PI调节器特性（优点）

①静态无差调节

②快速动态响应PI调节器特性（优点）

①静态无差调节

②快速动态响应40无差的维持机制——积分记忆功能当时，，调节器输入为零，但由于PI调节器的积分作用，对过去出现过的误差有记忆，则积分输出不为零，维持第一次出现时的输出值，维持（无差）无差的维持机制——积分记忆功能41无刷直流BLDC内部教学讲义课件42根据误差大小，调节器起不同作用（功能），按调节器误差大小，进入还是退出饱和而定。饱和限幅后，调节器以最大值输出，系统以最大能力加、减速，获得快速的动态响应。根据误差大小，调节器起不同作用（功能），按调节器误差大小，进43解决这一问题的措施：构成速度一电流双闭环统，实现对速度和电流的控制。解决这一问题的措施：构成速度一电流双闭环统，实现对速度和电流44双闭环调速系统结构双闭环调速系统结构45内环——电流负反馈

电流反馈信号

取自可控整流器直流侧——采用康铜线或者阻值较小的电阻作为电流采样电阻。内环——电流负反馈

电流反馈信号46无刷直流BLDC内部教学讲义课件47双闭环控制信息关系双闭环控制信息关系48无刷直流BLDC内部教学讲义课件49无刷直流BLDC内部教学讲义课件50无刷直流BLDC内部教学讲义课件51无刷直流BLDC内部教学讲义课件52无刷直流BLDC内部教学讲义课件53无刷直流BLDC内部教学讲义课件54无刷直流BLDC内部教学讲义课件551.7系统功率电路由于控制系统的电源来自于单相220V民用交流电，而单片机等元件需要直流5V供电，因而控制系统中需要有整流电路。整流电路采取单相不控整流电路+大电容滤波的形式，成本低，性能上能够满足要求。1.7系统功率电路由于控制系统的电源来自于单相220V民56单相不控整流电路+大电容滤波整流电路输出的直流电压较高，可以直接作为三相逆变器的直流侧输入电压。单相不控整流电路+大电容滤波整流电路输出的直流电压较高，可以57三相桥式逆变器通过控制三相六桥臂的P-MOSFET的通断，可以将直流母线电压加到电机三相绕组中的任意两相，形成定子气隙磁场，拖动永磁体转子旋转。三相桥式逆变器通过控制三相六桥臂的P-MOSFET的通断，可58第二部分

无刷电机无位置传感器运行原理无刷直流电动机的无位置传感器控制，无需安装传感器，使用场合广，相对于有位置传感器方法有较大的优势，因此，无刷直流电动机的无位置传感器控制近年来已成为研究的热点。无刷直流电动机的无位置传感器控制中，不直接使用转子位置传感器，但在电动机运转过程中，仍然需要转子位置信号，以控制电动机换相。因此，如何通过软硬件间接获得可靠的转子位置信号，成为无刷直流电动机无位置传感器控制的关键。为此，国内外的研究人员在这方面作了大量的研究工作，提出了多种转子位置信号检测方法，大多是利用检测定子电压、电流等容易获取的物理量实现转子位置的估算、归纳。可以分为反电势法、状态观测器法、人工神经网络法等几大类。第二部分

无刷电机无位置传感器运行原理无刷直流电动机的无位59无位置传感器电感法状态观测器法反电势法无位置传感器电感法状态观测器法反电势法60缺点：ⅰ不适用于低速或电机静止时ⅱ

PWM等信号对过零点的干扰ⅲ

移相角ⅳ

续流二极管的续流优点：线路简单、成本低方法①：相反电势的过零点法1.检测相反电势的过零点2.检测续流二极管的导通情况缺点：ⅰ不适用于低速或电机静止时ⅱPWM等信号对过零点的61缺点：ⅰ需要特殊的PWM调制方法ⅱ

以上所有缺点优点：拓宽了电机的调速范围方法①：相反电势的过零点法1.检测相反电势的过零点2.检测续流二极管的导通情况缺点：ⅰ需要特殊的PWM调制方法ⅱ以上所有缺点优点：拓宽62方法①：相反电势的过零点法方法②：三次谐波电势的过零点法1.检测相反电势的过零点2.检测续流二极管的导通情况检测三次谐波电势的过零点优点：不受续流二极管续流的影响，过零点始终可以检测到缺点：1.必须引出电机中性点；2.仅适用于绕组电感不变，三相参数对称，磁场的三次谐波分量和三次谐波绕组系数比较大的电机；3.不适用于低速或电机静止时4.移相角三次谐波电势的提取：三相绕组端部引出的Y型电阻网络的中性点与电机中性点之间的电压方法①：相反电势的过零点法方法②：三次谐波电势的过零点法1.63方法③：相反电势的反电势积分及参考电压比较法方法④：三次谐波电势的反电势积分及参考电压比较法优点：1.积分结果与电机速度无关2.可以方便的实现超前换流优点：1.方法③的全部优点；2.反电势过零点始终可以检测到缺点：1.对的依赖性较强；2.三次谐波电势法的共同缺点缺点：1.反电势过零点检测不到则无法工作2.对的依赖性较强3.PWM等信号对过零点的干扰方法③：相反电势的反电势积分及参考电压比较法方法④：三次谐波64方法⑤：相反电势的反电势积分及锁相环法方法⑥：三次谐波电势的反电势积分及锁相环法考虑续流的影响优点：1.方法⑤的全部优点；2.反电势过零点始终可以检测到缺点：1.三次谐波电势法的共同缺点缺点：1.反电势过零点检测不到则无法工作2.受续流二极管续流的影响较大优点：1.积分结果与电机速度无关2.不受电机参数及外界条件的影响3.输出信号不含干扰方法⑤：相反电势的反电势积分及锁相环法方法⑥：三次谐波电势的65反电势法常有的问题静止或低速时反电势为零或很小起动困难缺点：引入了辅助传感器解决方案辅助位置传感器法外同步驱动方式起动转子零初始位置检测的位置闭环起动静止/低速时采用传感器检测位置高速时采用无位置传感器控制转子定位外同步加速反电势法切换缺点：易受负载转矩、外施电压等因素的影响，易失步、不可靠反电势法常有的问题静止或低速时反电势为零或很小起动困难缺点：66转子零初始位置检测的位置闭环起动

零初始位置检测转子位置闭环起动反电势法切换转子零初始位置检测的位置闭环起动零初始位置检测转子位置闭环67对于定子绕组采用铁心线圈的无刷直流电机电枢绕组感应电势等效励磁电流根据等效电路的观点，，所以，等效电感L随着铁心线圈内部磁通的变化而变化，内部磁通越饱和，等效电感L越小忽略磁滞和涡流的影响对于定子绕组采用铁心线圈的无刷直流电机电枢绕组感应电势等效励68对于无刷直流电机，气隙合成磁场由转子磁势和定子电枢磁势共同产生定子电枢磁势一定（指向A相相轴）空载点a点对应电感L1b点对应电感L2显然L1>L2所以，外施电压一定时，当转子实际位置与定子电枢磁势方向夹角越小，电感越小。对于无刷直流电机，气隙合成磁场由转子磁势和定子电枢磁势共同产69当给电机定子绕组施加电压矢量V1（1，0，0）电机等效电路位置a:位置b:电流响应电感L越大，时间常数τ则越大，电流上升也越缓慢；随着电压作用时间的增长，电流差值逐渐增大，在与时间常数大约相等时的电流差值最大，最后电路趋于稳定，此时电流值相等，差值为零。

Ts时刻，电流值越大，电感越小，转子与定子电枢磁势夹角越小电压矢量作用时间Ts当给电机定子绕组施加电压矢量V1（1，0，0）电机等效电路位70同理，当转子位于某一固定位置，而施加不同方向的定子电枢磁势时：气隙合成磁场a<气隙合成磁场b等效电感La>等效电感LbTs时刻电流值a<Ts时刻电流值b转子位置与定子磁势夹角a>转子位置与定子磁势夹角b同理，当转子位于某一固定位置，而施加不同方向的定子电枢磁势时71电压矢量作用时间Ts的选择对于转子零初试位置检测的成败至关重要电压矢量作用时间TsTs过大1.施加时间过长，导致电机转动2.电流响应进入稳态，电流差值几乎为0Ts过小电流差值不够大，无法反映转子相对位置对t求导所以，电压矢量作用时间Ts应该选为与电机时间常数近似相等的数值。电压矢量作用时间Ts的选择对于转子零初试位置检测的成败至关重72转子零初始位置检测的具体实施方法直流母线电流采样点电压矢量施加顺序：Ts时刻对直流母线电流采样最大值转子位于区间若转子位于区间转子零初始位置检测的具体实施方法直流母线电流采样点电压矢量施73无刷直流电机的数学模型分析无刷直流电机时作如下假设：⑴不计涡流和磁滞损耗；⑵三相绕组完全对称；⑶反电势波形为120度电角度的梯形波；⑷忽略磁槽、换相过程和电枢反应的影响。L为随定转子磁势夹角变化的变量三相绕组的电压平衡方程定子绕组产生的电磁转矩机械运动方程无刷直流电机的数学模型分析无刷直流电机时作如下假设：L为随定74所用样机部分参数：单相电阻R=4.5Ohm,电感L=0.003H，时间常数τ=600μs转子实际位置

Ts=300μs

Ts=500μs

Ts=1ms

不同作用时间Ts下的电流响应波形（仿真）

所用样机部分参数：单相电阻R=4.5Ohm,电感L=0.0075转子实际位置

不同作用时间Ts下的电流响应波形（实验）

Ts=300μs

Ts=1ms

Ts=500μs

转子实际位置不同作用时间Ts下的电流响应波形（实验）Ts76三段式启动方法原理简述无位置传感器无刷直流电机一般利用检测电枢绕组中的反电势作为转子的位置信号，但电机不转时无法检测到反电势信号，电机无法运行。无刷直流电机的起动有两种方法：外同步方式起动和预定位方式起动。无刷直流电机的外同步驱动方式需要人为地给电机施加一由低频到高频不断加速的外同步切换信号，使电机以外同步方式由静止逐步加速运转。这种起动方式需要经过多次的试验才能获得最佳的切换点，而且电路较为复杂。三段式启动方法原理简述无位置传感器无刷直流电机一般利用检测电77（1）先由程序控制给任意两相定子绕组通电而另一相关断，则电机定子合成磁势轴线在空间有一确定方向，把转子磁极拖到与其重合的位置，经过一段时问即可确定转子的初始位置。（2）然后按照电机旋转方向的换向顺序由程序控制给相应绕组馈电，使电机起动。期间程序不进行反电势的过零检测，换相不受反电势检测信号的控制，换相时间间隔由软件延时控制，且该时间间隔逐渐缩短，程序控制PWM波占空比逐渐增大以提高电压，因此这是一种升频升压的起动方式。（3）开环换相过程持续一段时间后，电机已经具有一定的转速，反电势达到一定大小，可以测量得到，此时程序跳出开环换相过程，进入由反电势检测信号控制换相的白控式运行状态。（1）先由程序控制给任意两相定子绕组通电而另一相关断，则电机78程序执行流程详述①转子预定位当控制器上电之后，首先使得功率三相桥臂的A相上桥臂与B相下桥臂导通，使得电机处于A+B-的通电状态。则在电机气隙中产生一个方向固定的磁场，电机转子将会转向这个固定方向的磁场，此过程就是转子预定位。程序将在此通电状态下维持2秒，保证转子有充足的时间转到预定位置上。程序执行流程详述①转子预定位79②外同步加速此外同步加速状态采取逐渐减小三相桥式功率管的换向时间间隔，与此同时增大PWM占空比的办法，也就是逐渐升频升压的方法实现电机的外同步加速过程。共可分为三个阶段。第一阶段采取间隔200ms进行一次三相桥臂功率管之间的换流，PWM占空比为10/63，第二阶段采取间隔100ms进行一次三相桥臂功率管之间的换流，PWM占空比为12/63，第三阶段采取间隔50ms进行一次三相桥臂功率管之间的换流，PWM占空比为14/63。②外同步加速80③自同步运行由于在完成上述的外同步加速过程之后，电机的转速已经有明显的上升，使得反电势在此时已经处于较大的值，经过三相滤波电路之后，与中性点电压进行比较之后已经可以得到模拟的霍尔信号，因而此时可以使电机根据模拟得到的霍尔信号进行换流，而并非通过程序中的“手动换流”。至此，电机将会根据自同步信号进行加速，直至在此PWM占空比下所能到达的最高转速，并且稳定运行在此转速下。③自同步运行81由于刚启动时需要进行转子预定位，采取的是A+B-的两相通电方式，保证转子的位置是固定在我预先设定的位置。从上面的时间波形可以看出系统一旦上电，则A相电流首先到达最大值，在维持2秒之后，进行外同步，然后切换为自同步，这一整个启动过程都可以在上图中有很好的反应。启动时的A相相电流由于刚启动时需要进行转子预定位，采取的是A+B-的两相通电方82启动阶段A相电流的放大波形启动时随着手动换向的时间间隔的减小，A相相电流的变化周期缩短。启动阶段A相电流的放大波形启动时随着手动换向的时间间隔的减小83启动时的直流母线电流在外同步换向阶段时，由于换向时刻把握得不准确，因而直流母线电流的值较大，当切换为自动换向时，电流随之减小。可以从图中看出，电机处于外同步状态的时间为7秒左右，之后就切换为自同步运行状态启动时的直流母线电流在外同步换向阶段时，由于换向时刻把握得84反电势过零检测法电动机的反电势与电动机的转子位置存在一定的关系，通过检测电动机反电势(BackElectromotiveForce)，并对其进行适当处理，可以获得转子位置信号，这类方法称为“反电势法”按照对反电势处理方法的不同，“反电势法”可分为反电势过零检测法、反电势三次谐波法和反电势积分法等类型。无刷直流电机三相反电势波形图反电势过零检测法电动机的反电势与电动机的转子位置存在一定的关85在无刷直流电动机中，定子绕组的反电势为梯形波，且正负交变；绕组反电势发生过零后，延迟对应于30°电角度的时间，即为电动机换相时刻。因此，只要检测到各相反电势的过零点，即可获知转子的若干个关键位置，实现无位置传感器无刷直流电动机换相控制。无刷直流电机三相反电势信号与霍尔信号的比较无刷直流电机三相反电势信号与霍尔信号的比较86通常，无刷直流电动机运行中，在任意时刻逆变器中总有一相的功率管器件全部关断，处于悬空状态，绕组反电势的过零点就发生在该相绕组悬空的时间段内，此时，只要检测绕组中相电压的变化，即可检测到反电势过零点。但由于成本或工艺的原因，大多数无刷直流电动机不引出绕组中点，反电势过零检测法主要通过检测电动机端电压获取反电势过零。其方法有以下几种：①低通滤波法②PWM关断检测法③数字计算法

通常，无刷直流电动机运行中，在任意时刻逆变器中总有一相的功率87对于三相星形连接的绕组来说，端电压是指绕组端部至电源负端之间的电压，A相端电压用ua表示。从端电压的定义不难看出，端电压就是在相电压的基础上加上中性点对电源负端的电压，用un表示中性点对电源负端的电压。2.1.1.1低通滤波法对于三相星形连接的绕组来说，端电压是指绕组端部至电源负端之间88根据三相绕组的对称性，由上一个式子可得三相绕组端电压平衡方程的矩阵表达式任一时刻只有两相绕组导通，导通的两相绕组中电流大小相等、方向相反，第三相绕组悬空，电流为零，将矩阵中三个方程相加可得根据三相绕组的对称性，由上一个式子可得三相绕组端电压平衡方程89无刷直流BLDC内部教学讲义课件90无刷直流BLDC内部教学讲义课件91检测相电压的过零时刻获得转子位置主要功能：1.分压2.滤除PWM等高频信号干扰3.滤除绕组中心点对电源地信号4.设计成移相接近90度检测电路1检测相电压的过零时刻获得转子位置主要功能：1.分压检测电路192A相滤波电路低通滤波电路幅值特性高通滤波电路幅值特性总的滞后移相角各点电压和相移的方程表达式电机速度范围在40-200r/min，对应频率范围在5.33HZ-26.67HZ，PWM斩波频率为16KHZ其中A相滤波电路低通滤波电路幅值特性高通滤波电路幅值特性总的滞后93检测端电压与Ud/2相等的时刻获得转子位置主要功能：1.分压2.滤除PWM等高频信号干扰3.设计成移相接近30度检测电路2检测端电压与Ud/2相等的时刻获得转子位置主要功能：1.分压94A相滤波电路低通滤波电路幅值特性滤波前后电压和相移的方程表达式其中电机速度范围在40-200r/min，对应频率范围在5.33HZ-26.67HZ，PWM斩波频率为16KHZA相滤波电路低通滤波电路幅值特性滤波前后电压和相移的方程表达95“反电法”检测转子位置的误差、干扰：电枢反应PWM调制方式滤波电路移相续流二极管续流其它转子位置误差与电枢反应的关系1.转子激磁作用越弱，误差越大2.反电势平顶宽度越小，误差越大3.凸极效应越明显，误差越大4.隐极电机不受电枢反应影响“反电法”检测转子位置的误差、干扰：电枢反应PWM调制方式滤96切换需要满足一定的条件，否则切换过程中电机将运行不平稳，甚至出现失步起动过程中检测电压矢量反馈得到转子位置所在区间section反电势过零信号获得由反电势法得到的转子位置区间position连续N次检测到section=position切换条件满足判断转子位置所在区间section开通“反电势过零信号”捕获端口，检测section检测电压矢量引起的反电势过零信号的干扰低速与高速的切换切换需要满足一定的条件，否则切换过程中电机将运行不平稳，甚至97在实际设计过程中，采取了第二种检测电路，设计成在1500rpm下延迟30°换向。所得到的电路参数为R1=4.7K,R2=1K,C1=4.7uF三相端电压低通滤波电路模拟电机中性点电压模拟得到的电机三相霍尔信号在实际设计过程中，采取了第二种检测电路，设计成在1500rp98电机端电压和其滤波之后的波形端电压滤波之后的电压与中性点电压比较得到模拟的霍尔信号电机端电压和其滤波之后的波形端电压滤波之后的电压与中性点电压99端电压和其滤波之后的波形放大之后的局部细节波形

从上图可以看出，实际试验中测得的波形显示，反电势过零点在低通滤波电路的作用下有了Δt=1ms的延迟，而又考虑到此时反电势波形的电周期为11ms，也就是接近了30°的电角度相位滞后，这与理论上以及仿真上的结果十分吻合。

100

谢谢

101第二章闻诊概念：闻诊是通过听声音和嗅气味用以来诊断疾病的方法。内容：包括听声音和嗅气味两个方面。原理：由于声音和气味都是在脏腑生理活动和病理变化中产生的，所以通过声音与嗅气味的异常变化便可诊察病情。第二章闻诊102【教学要求】1．掌握咳嗽、哮、喘、呃逆、嗳气、喷嚏、谵语等变化及其一般临床意义。2．熟悉呼吸、语言、呕吐等声音的高低、强弱、清浊等变化的一般临床意义，口气、汗、痰、二便、带下以及病室气味等变化及其临床意义。【教学要求】1．掌握咳嗽、哮、喘、呃逆、嗳气、喷嚏、谵语等变103一、听声音听声音是指听辨病人言语气息的高低、强弱、清浊、缓急变化以及咳嗽、呕吐等脏腑病理变化所发出的异常声响，来判断疾病寒热虚实性质的诊病方法。听声音的内容包括听辨病人的声音、语言、呼吸、咳嗽、呕吐、呃逆、嗳气、太息、喷嚏、呵欠、肠鸣等。语言声音的发出，不仅是喉、会厌、舌、齿、唇、鼻等器官直接作用的结果，而且与肺、心、肾等内脏的虚实盛衰有着密切的关系。一、听声音听声音是指听辨病人言语气息的高低、强弱、清浊、缓急104（一）、语声声音的辨别要注意语声的有无，语调的高低、强弱、清浊、钝锐，以及有无异常声响，以供辨证参考。一般来说，语声高亢宏亮有力，声音连续者，多属阳证、实证、热证，是阳盛气实，机能亢奋的表现；语声低微细弱，懒言，声音断续，或前重后轻，多属阴症、虚、寒证，多为禀赋不足，气血虚损所致。（一）、语声声音的辨别要注意语声的有无，语调的高低、强弱、清105

1、声重：多属外感风寒，或湿浊阻滞，肺气不宣，鼻窍不通所致。2、音哑、失音：声音嘶哑称音哑，语而无声（完全不能出声）称失音。“金实不鸣”：新病音哑与失音，多因外感风寒或风热袭肺、痰湿阻肺，邪闭清窍所致。“金破不鸣”：久病音哑与失音，多因肺肾阴亏，阴虚火旺“妊娠失音”：妊娠后期出现音哑与失音，也称子暗。也有暴怒喊叫或持续高声喧讲，伤及喉咙所致音哑或失音者，多属气阴耗伤之类。失音与失语的区别：失音是声音不能发出；失语是不能言语。1、声重：多属外感风寒，或湿浊阻滞，肺气不宣，鼻106

3、鼻鼾：若昏睡不醒或神识昏迷的病人鼾声不绝者，多属高热神昏或中风入脏之危候。4、呻吟：呻吟声高亢有力，多为实证、剧痛；久病而呻吟低微无力，多为虚证。5、惊呼：多为剧痛或惊恐所致，小儿发惊呼，多是惊风，成人发出惊呼，除惊恐外，多属剧痛或精神失常。此外，声音异常可见于痫病患者，多因风痰随气上逆所致，小儿啼哭不止或夜啼，多属过食生冷，脘腹冷痛，或心脾蕴热、或食积、虫积，惊恐所致。

3、鼻鼾：若昏睡不醒或神识昏迷的病人鼾声不绝者，多属高热107（二）、语言一般来说，沉默寡言，语声低微，时断时续者，多属虚证、寒证，烦燥多言，语声高亢有力者，多属实证、热证。（二）、语言一般来说，沉默寡言，语声低微，时断时续者，多属虚108异常语言病理、病性常见病谵语：神识不清，语无伦次，声高有力；热扰心神之实证温病热入心包，或阳明腑实证，痰热扰乱心神郑声：神识不清，语言重复，声低无力，时断时续；心气大伤，精神散乱之虚证疾病晚期，危重病人独语：自言自语，喃喃不休，见人语止，首尾不续；心气不足，神失所养或气郁痰结、阻蔽心窍所致癫证、郁证错语：语言错乱，语后知错虚证：多因心气不足，神失所养久病体虚或老年脏气衰微者实证：多为痰湿、瘀血、气滞阻碍心窍而成呓语：睡中多言，吐字不清，意思不明多因心火，胆热或胃气不和所致；虚呓：久病虚衰，神不守舍狂言：精神错乱，语无伦次，狂躁妄言；情志不遂、气郁化火、痰火互结、内扰心神之阳证、实证。狂病、伤寒蓄血证语言謇涩：神清，吐字不清或困难因习惯而成者不属病态，若每与舌强并见者，多因风痰阻络所致。中风先兆或中风后遗症夺气：语声低微，气短不续，欲言不能中气大虚神志昏迷不知言语中风或小儿惊风异常语言病理、病性常见病谵语：神识不清，语无伦次，声高有力109（三）、呼吸一般来说，病人呼吸正常，是形病气未病；呼吸异常，是形气俱病。呼吸气粗，疾出疾入者，多属热证、实证，常见于外感病。呼吸气微，徐出徐入者，多属寒证、虚证、常见于内伤杂病。（三）、呼吸一般来说，病人呼吸正常，是形病气未病；呼吸异常，110异常呼吸病症、病理病性喘：呼吸急促，甚则鼻翼煽动，张口抬肩。发病急，气粗声高，以呼为快（呼气难），风寒袭肺或痰热壅肺，肺失肃降所致实证久病病缓，气怯声低，以吸为快（吸气难），动则加剧，肺肾亏虚，气失摄纳所致虚证哮：喘促时喉间有痰鸣声，时发时止，缠绵难愈宿痰内伏，复感外邪所诱发或因久居寒湿之地，或过食酸咸生冷所诱发喘不兼哮、哮必兼喘虚实夹杂短气：气急而短促，不相接续痰饮、胃肠积滞或气滞或瘀阻所致实证体质虚弱或元气大虚所致虚证少气：气短、气微，气少不足以息，声低不足以听内伤久病体虚或肺肾气虚所致虚证异常呼吸病症、病理病性喘：发病急，气粗声高，以呼为快（呼气难111（四）、咳嗽是肺失宣降，肺气上逆的一种症状。有声无痰谓之咳，有痰无声谓之嗽，有痰有声谓之咳嗽。多见于肺脏疾病，但其它脏腑病证亦可出现咳嗽。对于咳嗽应首先注意分辨咳声和痰的色、量、质的变化，其次要参考时间、病史及兼症等，来鉴别病证的寒热虚实性质。例如：（四）、咳嗽是肺失宣降，肺气上逆的一种症状。有声无痰谓之咳，112咳声重浊，痰清色白──多属外感风寒。咳声不扬，痰稠色黄──多属邪热犯肺。干咳少痰，咽喉干燥──多属燥邪犯肺，或肺阴亏虚。咳声轻清，低微气怯──多属肺气亏虚。咳而痰多，滑脱易咯──多属痰浊阻肺。咳如犬吠，常兼声嘶──多属肺肾阴虚，火毒攻喉之白喉。顿咳、百日咳、鸬鹚咳—阵发性、痉挛性、连声不断，久咳不愈，—多因风邪与痰热搏结所致，常见于小儿。咳声重浊，痰清色白──多属外感风寒。113（五）、呕吐是指饮食物，痰涎从胃中上涌，由口中吐出的症状。有物无声为吐；有声无物为干呕；有物有声为呕吐。呕、吐、干呕皆为胃气失于和降所致。临床可根据呕吐的声响强弱、吐势缓急、呕吐物的性状，气味及兼见症状来判断病证的寒热虚实。（五）、呕吐是指饮食物，痰涎从胃中上涌，由口中吐出的症状。有114吐势徐缓、声音微弱，吐物清稀者──多属虚寒证。吐势较猛，声音壮厉，吐出粘痰黄水，或酸腐或苦者―属实、热证。

呕吐呈喷射状──重证热扰神明。如因进餐多发吐泻者──可能为食物中毒。呕吐下利并作──霍乱、类霍乱。朝食暮吐或暮食朝吐──反胃，多属脾阳虚。食入即吐──多为胃热。口干欲饮，饮后则呕──水逆证。吐势徐缓、声音微弱，吐物清稀者──多属虚寒证。115（六）、呃逆是胃气上逆，从咽喉部发出的一种不由自主的冲击声，声短而频，呃呃作响，俗称打呃，唐朝以前称为“哕”。临床根据呃声的高低强弱，间歇时间的长短不同，来判断病证的虚实寒热性质。（六）、呃逆是胃气上逆，从咽喉部发出的一种不由自主的冲击声，116呃声频作，高亢而短，其声有力者──多属实证、热证；呃声低沉，声弱无力──多属虚证、寒证；新病呃逆，其声有力──多属寒邪或热邪客于胃；久病，重病呃逆不止，声低气怯无力者──属胃气衰败之危候；突发呃逆，呃声不高不低，无其他病史及兼症者──多属饮食刺激，或偶感风寒，一时胃气上逆动膈所致，一般是短暂的呃逆，不治自愈。呃声频作，高亢而短，其声有力者──多属实证、热证；117（七）、嗳气是胃中气体上出咽喉所发出的声响，其声长而缓，古代称为噫气。亦属胃气失和而上逆的一种表现。与短促冲击有声的呃逆不同。饱食之后，偶有嗳气，无其它兼症，不属病态，多可自愈。临床根据嗳声和气味的不同，以辨证之虚实。嗳气酸腐，兼脘腹胀满者，多为宿食停滞，属实证。嗳声频作而响亮，嗳气后脘腹胀减，嗳气发作因情志变化而增减者，多为肝气犯胃，属实证。嗳气低沉断续，无酸腐气味，兼见纳呆食少者，多为胃虚气逆，常见于老年人或久病体虚之人，属虚证。嗳气频作，无酸腐气味，兼见脘痛者，多为寒邪客胃，属寒证。（七）、嗳气是胃中气体上出咽喉所发出的声响，其声长而缓，古代118（八）、太息太息又名叹息，是指情志抑郁、胸闷不畅时发出的长吁或短叹声。太息之后自觉宽舒，是情志不遂，肝气郁结之象。（八）、太息太息又名叹息，是指情志抑郁、胸闷不畅时发出的长吁119（九）、喷嚏是指肺气上冲于鼻而发出的声响。闻诊主要应注意喷嚏的次数及有无兼证。偶发喷嚏，不属病态。若喷嚏频作，须视病之久暂，新病喷嚏，兼有恶寒发热，鼻流清涕等症状者，多因外感风寒，刺激鼻道之故，属表寒证。久病阳虚之人，突然出现喷嚏，多为阳气回复，病有好转趋势。（九）、喷嚏是指肺气上冲于鼻而发出的声响。闻诊主要应注意喷嚏120（十）、呵欠是张口深舒气，微有声响的一种表现。因困倦欲睡而欠者，不属病态。病者不拘时间，呵欠频频不止，称数欠，多为阴盛阳衰，体虚之故。因而《金匮要略·腹满寒疝宿食病篇》有“中寒家喜欠”之说。（十）、呵欠是张口深舒气，微有声响的一种表现。因困倦欲睡而欠121（十一）、肠鸣是腹中胃肠蠕动漉漉作响的症状。在正常情况下，肠鸣声低弱而和缓，一般难以闻及。当肠道传导失常或阻塞不通时，则肠鸣音高亢而频急。临床根据作响的部位及声音来判断病位和病性。胃脘部鸣响如囊裹浆，振动有声，立行或推抚脘部，其声漉漉下行者，多为水饮留聚于胃；鸣响在脘腹，如饥肠漉漉，得温得食则减，饥寒则重者，为中气不足，胃肠虚寒。腹中肠鸣如雷，脘腹痞满，大便泄泻者，多为感受风、寒、湿邪以致胃肠气机紊乱所致。腹内微有肠鸣之声，腹胀，食少纳呆者，多属胃肠气虚、传导功能减弱所致。肠鸣音完全消失，腹部胀满疼痛者，多属胃肠气滞不通之重证。（十一）、肠鸣是腹中胃肠蠕动漉漉作响的症状。在正常情况下，肠122二、嗅气味嗅气味，是指嗅辨与疾病有关的气味，包括病室、病体、分泌物、排出物，如口气、汗、痰、涕、二便、经、带、恶露、呕吐物等的异常气味。嗅气味可以了解疾病情况，一般气味酸腐臭秽者，多属实热；微有腥臭者，多属虚寒。二、嗅气味嗅气味，是指嗅辨与疾病有关的气味，包括病室、病体、123（一）、病体气味1、口气：口气，指从口中散发出的异常气味。口臭──多与口腔不洁，龋齿或消化不良有关。口出酸臭气，伴食欲不振，脘腹胀满者─多属胃肠积滞。口出臭秽气者──多属胃热。口气腐臭，或兼咳吐脓血者──多是内有溃腐脓疡。若臭秽难闻，邪龈腐烂者──为牙疳。（一）、病体气味1、口气：口气，指从口中散发出的异常气味。1242、汗气：汗气指汗液所散发出的气味。病人身有汗气味，可知曾有汗出。汗出腥膻－是风湿热邪久蕴皮肤，津液受到熏蒸所致，多见于风温、湿温、热病，或汗后衣物不洁所致。汗出臭秽－可见于瘟疫或暑热火毒炽盛之证；腋下随汗散发阵阵臊臭气味者－是湿热内蕴所致，可见于狐臭病。2、汗气：汗气指汗液所散发出的气味。病人身有汗气味，可知曾有1253、痰、涕之气：正常状态下，人体排出少量痰和涕，无异常气味。病者咳吐浊痰脓血，腥臭异常－属肺痈，为热毒炽盛所致；咳痰黄稠味腥者──肺热壅盛所致；咳吐痰涎清稀味咸，无特异气味者──属寒证；鼻流浊涕腥秽如鱼脑者──为鼻渊；鼻流清涕无气味者──为外感风寒。3、痰、涕之气：正常状态下，人体排出少量痰和涕，无异常气味。126

4、二便之气：二便闻诊除注意了解特殊臊臭气味外，要结合望诊综合分析判断。如：大便酸臭难闻者──多属肠有郁热；大便溏泻而腥者──多属脾胃虚寒；大便泄泻臭如卵，夹有未尽消化食物，失气酸臭者──是宿食内停，消化不良之故；小便黄赤浑浊，有臊臭味者──多属膀胱湿热；尿甜并散发苹果样气味者──消渴病。4、二便之气：二便闻诊除注意了解特殊臊臭气味外，要结合望诊1275、经、带、恶露之气：经带闻诊主要是了解有无特异气味。月经臭秽者──多属热证。月经气腥者──多属寒证。带下黄稠而臭秽者──多属湿热。带下白稀而腥臭者──多属寒湿。崩漏或带奇臭，并杂见异常颜色－见于癌症，属危重病证。产后恶露臭秽者──多属湿热下注。5、经、带、恶露之气：经带闻诊主要是了解有无特异气味。1286、呕吐物之气：指通过嗅觉辨呕吐物气味，以判断病证的寒热性质。呕吐物清稀无臭味者──多属胃寒；呕吐物气味酸臭秽浊者──多属胃热；呕吐未消化食物，气味酸腐者──为食积；呕吐物无酸腐味者──多属气滞；呕吐脓血而腥臭味──为内有脓疡。病体散发的各种异常气味，临床上除医生直接闻诊所得外，其它诸如痰、涕、二便、妇女经带恶露等排出物的异常气味，可通过问诊获知。6、呕吐物之气：指通过嗅觉辨呕吐物气味，以判断病证的寒热性质129（二）、病室气味病室气味实际是由病体本身或排出物所散发的。气味从病体发展到充斥病室，说明病情重笃。（二）、病室气味病室气味实际是由病体本身或排出物所散发的。气130病室臭气触人──多为瘟病；病室充有血腥味──病者多患失血证；病室散有腐臭气──病者多患溃腐疮疡；病室尸臭──多为病者脏腑衰败，病情重笃；病室尿臊气（氨气味）──见于水肿病晚期（尿毒症）；病室有烂苹果气味（酮体气味）─多为消渴病患者，亦属危重证。

病室臭气触人──多为瘟病；131无刷直流BLDC内部资料无刷直流BLDC内部资料1321.1无刷直流电动机基本工作原理

BLDCM的基本组成

无刷直流电机主要由永磁电动机本体，转子位置检测器和功率开关逆变器件三个部分组成。电力电子开关逆变器输入端加直流电压源，逆变器根据一定的逻辑关系向电机的三相绕组依次导通电流。位置检测器检测电机转子位置，将转子位置信号输出给控制模块。控制模块将位置信号处理后，形成一定逻辑的开关信号驱动电力电子开关管的导通与关断。1.1无刷直流电动机基本工作原理

BLDCM的基本组成133电力电子开关逆变器如下图所示。控制V1-V6或者V4,V6,V2的导通方式和顺序，可以给电机定子三相绕组提供有一定逻辑关系的电压，使电机输出大小恒定的转矩。逆变器开关V1-V6为功率开关器件，多用IGBT或P-MOSFET。每个功率开关管旁边均反并联一个续流二极管，用于功率开关管关断时，由于电机的电感性而不能突变的电流的流通。BLDC基本原理图电力电子开关逆变器如下图所示。控制V1-V6或者V4,V6,134无刷直流BLDC内部教学讲义课件135无刷直流BLDC内部教学讲义课件136无刷直流BLDC内部教学讲义课件137（2）三相六状态180°双极性：

绕组导通方式为

，使用三相全桥逆变器，功率开关的导通方式为：V1V2V5→V1V2V6→V1V3V6→V4V3V6→V4V3V5→V4V2V5。（2）三相六状态180°双极性：138基本原理与上相似，也是绕组随着转子磁极的旋转而依次导通，使导通的绕组始终处于相应的磁极磁通下。不同的是，每个状态下，电机定子绕组有三相导通。合成的电磁转矩比三相六状态120°双极性方式下要大一些。但是任意时刻都有三相绕组导通，使得电机的耗电量上升。基本原理与上相似，也是绕组随着转子磁极的旋转而依次导通，使导139（3）三相六状态120°双极性：绕组导通顺序为：使用三相全桥逆变器，功率开关管的导通顺序为：导通方式，T1T6→T1T2→T3T2→T3T4→T5T4→T5T6。（3）三相六状态120°双极性：140基本原理与上三相三状态导通方式基本一样。所不同的是，每个状态下，均有两相绕组被导通，即每个状态下，有两相的导通绕组切割磁力线。其感应产生的电磁力将是两相绕组产生的电磁力的合成。由于在转子磁极边缘磁通很小，在两极的中间位置，磁通为零。为了充分利用转子磁极产生的磁通，获得最大的电磁转矩。在每次两相绕组导通的情况下，使用60°电角度换相的方法，一共有六个状态。这样可以保证导通绕组处于较大的磁通密度下。由此可知，三相六状态120°双极性控制的方式，比三相三状态控制方式时，更加充分地利用了永磁体磁极产生的磁通。在实际应用中通常采用这种导通方式。基本原理与上三相三状态导通方式基本一样。所不同的是，每个状态141三相六状态绕组导通示意图

0°60°180°240°A相：B相：C相：120°300°360°60°A+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-导通模式：三相六状态绕组导通示意图

0°60°180°240°A相：B142BLDCM换流规律总结

1、共同特点：定子绕组产生的合成磁场是一个跳跃式的旋转磁场，随着转子的转动，每隔一定角度，定子磁动势改变一次。2、三相三状态：一个电周期（360°电角）有三个磁状态，每个磁状态持续120°电角，绕组电流为单方向电流。3、三相六状态：一个电周期（360°电角）有六个磁状态，每个磁状态持续60°电角，绕组电流为双向电流。

BLDCM换流规律总结

1、共同特点：定子绕组产生的合成磁场1431.3霍尔位置传感器工作原理

（a）原理（b）分类线性HALLIC开关型HALLIC锁定型HALLICHALLIC利用电流的磁效应，既通电的的半导体介质在外磁场的作用下会产生新的电场，也就是所谓的霍尔效应。1.3霍尔位置传感器工作原理

（a）原理（b）分类线性H144（a）输出特性（b）输出波形（c）锁定型霍尔IC的输出特性和输出波形U0/V0N极S极（a）输出特性（b）输出波形（c）锁定型霍尔IC的输出特性和145HC0°60°180°240°120°300°360°60°ttt（d）在BLDCM中的应用NSnHAHBHC：HA：HB：传感器转子HALLIC1.传感器转子采用永磁体。2.传感器转子永磁体的极对数与电机主转子的极对数相同，安装位置完全一致。HC0°60°180°240°120°300°360°60°146位置传感器输出波形与绕组导通规律的对应关系

0°60°180°240°120°300°360°60°ttttttA相：B相：C相：HA：HB：HC：101100110010011001101霍尔信号导通绕组101100110010011001101HAHBHCA+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-A+B-位置传感器输出波形与绕组导通规律的对应关系

0°60°180147绕组导通规律与主回路功率管触发信号的对应关系+-T1T3T4T6T5T2ABCA+B-触发示意图+-T1T3T4T6T5T2ABCA+C-触发示意图A+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-T1T6T1T2T3T2T3T4T5T4T5T6导通绕组导通功率管绕组导通规律与主回路功率管触发信号的对应关系+-T1T3T4148霍尔信号与主回路功率管触发信号的对应关系

触发信号为高电平“1”时功率管导通，为低电平“0”关断霍尔信号导通绕组101100110010011001HAHBHCA+B-A+C-B+C-B+A-C+A-C+B-功率管触发信号T1T2T3T4T5T6111111111111000000000000000000000000霍尔信号与主回路功率管触发信号的对应关系

触发信号为高电平“1491.4无刷直流电机的调速原理+-T1T3T4T6T5T2ABCUdc假设某时刻，电机处于A+B-的导通状态下，则此时的电机电压平衡方程为再考虑到稳态时：有上式可简化为：则，可得BLDCM的机械特性：线反电动势式中：相电阻平均反电动势系数平均转矩系数功率管导通压降1.4无刷直流电机的调速原理+-T1T3T4T6T5T2150无刷直流电动机的调速方法---PWM技术

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力。电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用