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永磁无刷直流电机系统图 1、与感应电机比较 （1）动态性好； （2）效率高； （3）无需散热； （4）控制简单 2、与永磁同步电机比较 （1）方波电流供电； （1）结构简单、成本低； （3）位置传感器简单； （4）控制器设计较简单 1.8.5 控制系统的实现 1、 开关主电路 2 、驱动电路 常见集成驱动电路 3、 控制电路 * 1.1 无刷直流电机系统 1.1.1 无刷直流电机组成 提示： 定子 转子 传感器 无刷直流电动机结构 与交流电机相似的定子结构 提示： 控制原理 实际电机 结构示意图 2. 逆变器 b) 四相半桥主电路 a) 三相半桥主电路 1) 非桥式（半桥式）——半控型 2. 逆变器 2) 桥式——全控型 c) 星形联结三相桥式主电路 2. 逆变器 d) 三角形联结三相桥式主电路 2) 桥式——全控型 2. 逆变器 2) 桥式——全控型 e)正交两相全控型主电路 2. 逆变器 2) 桥式——全控型 f) 封闭形联结四相桥式主电路 主电路选择原则 绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组 转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小 电路成本：相数越多，电路成本越高 星形联接三相桥式主电路应用最多 3. 位置检测器 位置检测器 有位置传感器检测 无位置传感器检测 磁敏式 光电式 电磁式 接近开关式 正余弦变压器 编码器 反电动势检测 续流二极管工作状态检测 定子三次谐波检测 瞬时电压方程法 4. 控制器 控制器 模拟控制系统 数字控制系统 分立元件加少量集成电路构成的模拟控制系统 基于专用集成电路的控制系统 数模混合控制系统 全数字控制系统 控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服 功能的指挥中心 控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕组按一定顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。 1.1.2 基本工作原理 1.1.4 无刷直流电机特点 磁极图示位置→位置信号→逻辑变换→V1、V6开通→ A、B相导通→I:E+-A-B-E- →电机顺时针旋转 磁极转过60o图示位置→位置信号→逻辑变换→V1、V2 开通→ A、C相导通→I: E+-A-C-E- →电机顺时针旋转 转子每转过60o，逆变器开关管换流一次、定子磁状态改变一次，电机有6个磁状态，三相各导通120o——两相导通三相六状态 转子磁场顺时针连续旋转、定子磁场隔60O跳跃旋转 ——自同步电机 1.2 无刷直流电动机的主电路及其工作方式 无刷直流电动机的主电路主要有星形联结三相半桥式、星形联结三相桥式和角形联结三相桥式三种形式。 1.2.1 星形连接三相半桥主电路 在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如图所示。 旋转磁场在360?电角度范围内有三种磁状态，每种磁状态持续120?电角度。我们把这种工作方式叫做单相导通星形三相三状态。 1.2.2 星形连接三相桥式主电路 位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通方式和三三导通方式。 控制器是无刷直流电动机的三大组成部分之一，它主要包括开关主电路(即逆变器)、驱动电路和控制电路。 对于单相交流电源供电、电机采用三相电枢绕组时，典型的开关主电路通常由整流电路、滤波电路、缓冲电路和逆变电路构成 整流电路由变压器TR1和整流桥BRl组成,将交流电源转换为直流电源 滤波电路实现直流电源的低通滤波，形成低内阻硬持性直流电压源，同时与绕组感性负载交换无功功率，其功能由大电容C2实现 缓冲电路是为减少开关管承受的尖峰电压。由R3、C3、D7组成RDC缓冲电路。缓冲电容C3应选用高频特性好的无感电容，D7应选择过渡正向电压低、反向恢复时间短的快速恢复二极管。 逆变电路：功率开关管T1~T6、续流二极管D1~D6 功率开关管Tl~T6通常为GTR、功率MOSFET、IGBT、GTO以及MCT等功率电子器件，也可以为功率集成电路PIC或智能功率模块IPM 驱动电路将控制电路的输出信号进行功率放大，并向各开关管送去能使其饱和导通和可靠关断的驱动信号。 驱动电路的工作方式直接影响着开关管的一些参数和特性，从而影响着整个电机控制系统的正常工作。 开关管的种类不同，对驱动信号的要求也不同，因而对应的驱动电路也不同。 *