• 電話: 010-64734946  64734947   64738638
  • 傳真: 010-64738090

當前位置:首頁 >> 公司新聞

無刷直流電機的組成及工作原理簡單介紹

信息來源:西門子      發(fā)布時間:2016-03-30 09:05:44      點擊次數(shù):0

  無刷直流電動機就是變頻技術(shù)與直流電機相結(jié)合的產(chǎn)物,其具有效率高、噪音低、調(diào)速精度高、振動小、調(diào)速范圍寬、壽命長等特點。下面就空調(diào)用無刷直流電機的組成及工作原理作簡要介紹:

 ?、胖绷麟姍C的組成

  直流電機本體:定子主要采取集中式繞組,根據(jù)控制不同,繞組相數(shù)有單相、二相、三相、四相等結(jié)構(gòu),用的最多的是三相繞組結(jié)構(gòu),繞組接法有星型接法和環(huán)形接法兩種,絕大部分繞組采用星型接法。轉(zhuǎn)子部分采用磁鋼,磁鋼提供電機的主磁場。電機控制部分:無刷電機的控制方式主要有PAM(脈幅調(diào)制技術(shù))和 PWM(脈寬調(diào)制技術(shù)),兩種控制方式各有優(yōu)缺點。

  高壓油位置傳感器PWM驅(qū)動電路原理框圖,主要由控制電路、逆變電路、三角波發(fā)生器、比較器、保護電路等組成。從原理框圖可以看出,無刷直流電機的控制部分只包含一直一交變頻電路中的逆變部分,整流及濾波部分由空調(diào)的主電控完成。

 ?、乒ぷ髟?/p>

  眾所周知,永磁體提供的磁極磁場在電機旋轉(zhuǎn)過程中固定不變的,這就是要求每個時刻定子繞組產(chǎn)生的電樞磁場必須與轉(zhuǎn)子的磁極磁場相對應,即繞組的電流方向、導通與關(guān)斷受轉(zhuǎn)子位置的控制。因此,無刷直流電機必須有轉(zhuǎn)子位置信號輸出給電機的控制電路,電機的控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號來控制相應的功率開關(guān)管的導通與關(guān)斷,從而控制相應繞組的電流方向、導通與關(guān)斷。定子繞組若按一定的通電順序進行切換,就可以形成一個與轉(zhuǎn)子位置對應的旋轉(zhuǎn)磁場,使電機按要求的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。相對磁鋼的某一磁極而言,每個時刻與它對應的電樞磁場是固定的,即繞組的電流方向是固定的,這與有刷直流電機類似。

  無刷直流電機運行原理圖,繞組為三相星形接法,120度均布,采用三相半橋驅(qū)動方式,轉(zhuǎn)子為一對極。在圖示位置,磁鋼的磁極中心線與A相繞組對齊,此時的控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測信號,使S1開關(guān)管觸發(fā)導通,B相繞組通電,在B相繞組磁場的作用下,轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)120獨門,到達虛線轉(zhuǎn)子所示的位置,磁鋼的磁極中心線與B相繞組對齊,此時,控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測信號,使S1開關(guān)管關(guān)斷,使S3開關(guān)管導通,A相繞組通電,轉(zhuǎn)子在A相繞組磁場的作用下,轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)120度,按上述通電順序循環(huán)導通,轉(zhuǎn)子就順時針旋轉(zhuǎn)下去。無刷直流電機采集轉(zhuǎn)子位置信號,前者,電機結(jié)構(gòu)簡單,但電機起動困難;后者,電機結(jié)構(gòu)稍復雜,但起動平穩(wěn)、可靠,目前大部分的無刷直流電機均采用后者。位置傳感器的種類很多,空調(diào)用的無刷直流電機一般采用霍爾元件作為位置傳感器。

  無刷直流電機大部分采用三相星形繞組結(jié)構(gòu),橋式控制電路,下面就二相導通星形三相六狀態(tài)的無刷直流電機的驅(qū)動原理作詳細介紹:在此電機結(jié)構(gòu)中,電機一般需要三個霍爾元件。兩個霍爾元件之間的空間夾角為120度電角度,所以輸出的脈沖信號相隔120度電角度。從真值表可以看出,每個霍爾元件一次導通 180度,每隔60度必有一個霍爾元件的輸出狀態(tài)發(fā)生卻換,三個霍爾元件的輸出狀態(tài)的組合共有六種。與上述的霍爾元件的輸出狀態(tài)相對應,在一個周期內(nèi),三相繞組間隔60度電角度換相一次,每個時刻有兩條相繞組導通,每相繞組連續(xù)導通120度。每相繞組正反向各導通一次,導通時間占三分之二周期。假定電樞各相繞組的導通次序為:UV\UW\VW\VU\WU\WV。

  電機在該電樞磁場的作用下,按既定方向旋轉(zhuǎn)。真值表的參數(shù)必須與控制電路的邏輯程序相吻合,電樞磁場與轉(zhuǎn)子主磁場將不匹配,電機將能運轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)。

 ?、请姍C調(diào)速

  就調(diào)速原理來說,無刷直流電機類似于一般的直流電機,通過改變電樞兩端的直流電壓大小來改變電動機的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機有兩種改變電壓的方法:PAM 和PWM,PAM是電壓的脈沖度保持不變,調(diào)節(jié)電壓的幅值大小來改變電壓的平均值大小;PWM正好相反,即電壓脈沖幅值不變,脈沖寬度磕掉。PAM方式調(diào)速。其調(diào)速線性度好、噪音低,控制電路簡單,但線路較復雜,噪音較大,主要用于高壓電機。

 ?、萈WM調(diào)速的實現(xiàn)

  Vi為固定頻率和固定電壓的三角波,Vsp為直流電機電壓,兩者輸入一比較,Vi輸入比較器的同相端。當Vsp大于Vi時,比較器輸出信號Vo為高電平,當Vsp小于Vi時,比較器輸出信號Vo為低電平,Vo為一系列等寬度的脈沖波形,調(diào)節(jié)Vsp電壓的大小,即可調(diào)節(jié)Vo的脈沖寬度的大小。直流高壓 Vm施加到電機繞組兩端,即可在繞組兩端得到脈沖電壓幅值不變,脈沖電壓寬度可調(diào)的電壓,調(diào)節(jié)Vo的脈寬占空比,機可調(diào)節(jié)電機繞組兩端的電壓平均值的大小,從而調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。PWM控制方式輸出給繞組的電壓波形是一系列等寬度的矩形波,矩形波含義較大成分的諧波。(文章來源:北京德爾西曼m.dloungerestaurant.com)

?