当前位置:网站首页 > 新闻中心 > 行业动态

直流无刷电机如何控制

作者:电机发烧友  来源:www.rimaijd.com/  更新时间:2020-05-16 19:11:42  点击次数:

  直流无刷电机如何控制

  电机,存在于我们生活中的方方面面。小到玩具车几毛钱成本的小马达,大到汽车高铁上百马力甚至轮船航母上万马力的电动机。电机可以起到电能和机械能相互转化的作用,发电机和电动机均被称作电机。除了太阳能电站和电池外,剩下的发电设施都要用到电机。泵的工作,机械臂运动,风扇转动和机床工作等等,消耗掉了发电站发出来的绝大部分的电能。

直流有刷电机结构

  直流电机是应用很早的电机。通电线圈在电机内永磁体或励磁线圈产生的磁场作用下发生转动。对于极对数为一,即含有一对磁极的电机来说,极间距为180°,而早期直流电机转子为通电线圈,每半圈电流要进行一次换向。故出现了换向器和电刷。由于二者每半圈就要重新接触一次,所以会产生电火花。换向器工艺复杂,所以电刷采用石墨材料已减少磨损成本。一段时间既要换一次电刷。所以直流电机不仅应用场合极为受限,不能用在易燃易爆等场所,维护也很麻烦成本很高。

无刷直流电机

  那么,能不能将永磁体作为转子,而把须通电的线圈作为定子呢?这样即可解决换电刷的烦恼,也能避免电火花的产生。其实,目前的一种新型特种电机——无刷直流电机(BLDC),就采用了这种结构。说是直流电机,但事实上并不算是直流电机。大体思路是通过控制线圈通电的顺序,对向线圈分到一组,同时通电流,使之产生相同方向的磁场。以三相BLDC为例,该电机极对数为三,让每对“磁极”分别按一定顺序导通,达到相当于磁场转起来的效果。中间的永磁体转子在磁场作用下总是有保持磁场方向相同的运动趋势,便会“跟随”转动的磁场转动。相当于不断改变通电顺序来达到使定子“转”起来的目的。

带有霍尔(Hall)传感器的BLDC

  让三个线圈按顺序通断需要采用一定的控制策略。图中H1\H2\H3为三个安放在励磁线圈气隙处的Hall传感器,作为检测磁场的元器件,可以根据磁场方向变换电压,其输出为数字信号。举个例子,如果传感器面临的是N极则输出高电平即逻辑信号‘1’,反之则输出‘0’。这样,三个Hall传感器的输出信号按一定顺序排列,其中必有两位是‘1’一位是‘0’,我们便可以根据返回的三位二进制数字来判断转子的转动状态。

简化的三相BLDC示意图

  而采用三相虽然控制上比两相困难,但不需要进行死区判断。因为只要通电,Hall传感器即会返回当前转子的状态,而根据这个状态,按照下一时序对定子线圈进行通电,转子磁场和定子磁场一定有夹角,其一定会转起来。这样,无需判断电机是否为刚启动的状态,只需要按照Hall传感器发回的工作状态执行下一步的命令即可。其发出的命令就是三对线圈的通断,理论上可以通过三个开关控制。实际上这些开关是通过三极管来实现的。所以只需要按照一定顺序给三对三极管通电或断电即可实现三相BLDC的转动。

无刷和有刷直流电机对比

  难道无刷直流电机一定要连八根线吗?没有Hall传感器就不能工作了吗?其实不是的。我们知道定子是一块永磁体,它在转动时,它所产生的磁场也在转动。这种转动的磁场相对于定子线圈是运动的,变化的磁场会在定子线圈中产生感应电动势,被称为反电动势。转子在不同位置转动时,三相线圈产生的反电动势也不尽相同。所以我们只需测出反电动势的某种状态即可得知定子的转动状态。

BLDC转动过程

  随着转子转动,每一线圈的感应电势都从最高到零再到反向。因为当线圈通电反向后,反电动势会阻碍电压的反向,所以会出现梯形波部分。这个梯形部分的零点正反部分电压方向相反,所以经过电压比较器后检测电压正负即可判断电机定子的工作状态。由于零点处于梯形中点,所以延迟30°再输出相应时序的控制信号即可控制BLDC的转动。这种控制方式不需要Hall传感器,三根线即可驱动BLDC。其实小编猜想如果这个波形相对理想,直接对电压进行积分即可获得三组线圈电压的曲线。从而实现对电机进行控制。

运行示意简图

  那么启动时候没有形成这种动态的过程,怎么办呢?其实只需要确定一个启动方向,先对该方向下线圈通电(低压最好),使转子短时间内转到这个启动位置,这样按照接下来的时序动作进行通电,即可使电机转起来。

特斯拉使用了很多电机

  无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点,又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。在克服无刷直流电机控制成本高的困难之后,相信该电机会很得到更广泛的应用。逐渐取代直流电机。

  直流无刷电机如何控制方法

  1、可以用电调,电调和逆变器有区别,简化来说,逆变器工作情况固定以后就变成电调了,所以,电调可以用,但是转速和方向也都是固定的,类似于开环控制方法,不能带太重的负载。如果非要反转,把V相和W相动力线换一下,也可以实现。

  2、逆变器需要附加的控制电路来控制,将直流电源逆变成一定频率一定幅值的正弦波,当然,对于无刷直流电机来说,需要逆变器输出的是方波,因为它的反电动势是方的,这种控制模式就是二楼说的伺服驱动了。这种控制方式很灵活,属于闭环控制,正反转都可以,也不会因重载失步,更可以集成很多保护功能。

  3、无刷直流电机的脉宽控制非常成熟,也很简单,早就有集成芯片可以做到了,也就是无刷直流电机驱动芯片,你可以再百度百度。

  4、所谓的电子换向器,个人理解哈,应该是指的电机换相的方法,而不是具体的物理实物,如果你这个无刷直流电机是三相的,那么它的换相实际上是通过逆变器完成的,逆变器的驱动控制实际上就是一种换相驱动,比如无刷直流电机驱动最常用的六步换相法,无刷直流电机的直流两个字表示的是其控制方法为PWM脉宽调制法,类似于直流电机的驱动方法,但实际上属于交流电机,它的无刷化就是通过三相逆变器的使用实现的。

  最后,建议你如果要了解更多,看看电机拖动和运动控制的相关内容就OK,如果要驱动你手上的电机,记下它的铭牌参数可直接购买配套驱动器

本文链接:http://www.rimaijd.com/news/news2020516148.html
相关TAG:直流无刷电机
上一篇:无刷直流电机发展现状
下一篇:无刷电机是什么意思

相关文章

无刷电机是什么意思-2020-05-29
直流无刷电机如何控制-2020-05-16
直流无刷电机驱动原理-2020-04-10
无刷电机和有刷电机的区别和性能比较-2020-02-29
无刷电机发明人-2020-08-27
国内直流无刷电机的前景-2020-03-12
直流无刷电机与永磁同步电机区别详解-2020-03-09
直流无刷电机扫盲篇!-2020-02-25
无刷直流电机系统基础知识-2020-02-22
关于无刷电机,你必须知道的44个常识-2020-02-19
为什么选择无刷电机而不是有刷电机-2020-01-01
直流电机的几种调速方法及他们的优缺点对比介绍-2019-12-31
简单说一下直流电机与交流电机的区别-2019-12-30
直流无刷电机如何稳定电压-2019-12-29
直流电机控制算法看这就懂了-2019-12-27
联系我们

手机:13758738785

固话:0577-67966882

邮箱:178007292@qq.com

地址:温州市永嘉县东瓯街道和三村(永嘉县申鸿阀业科技有限公司内)

© 2019 版权所有 温州市日迈机电有限公司 浙ICP备19036361号