第12章 驱动与控制用微特电机必威体育精装版版.ppt

内容简介 各类微型驱动电机和控制电机（单相异步电动机、交、直流伺服电动机、交、直流测速发电机、旋转变压器、自整角机、直线电动机的结构、工作原理与运行特性。 电阻分相式单相电动机 电容起动式单相电动机 电容起动与运转式单相电动机 罩极式单相电动机 盘式电枢直流伺服电机 使用伺服电机的注意事项 伺服电机必须在允许的电气参数条件和环境条件下使用。 伺服电动机对控制电压较敏感。控制电压较低时，机械特性较软，线性度下降影响运行稳定性。由放大器提供控制信号时，要求其输出电阻尽可能小，以提高放大器和伺服电动机整体特性的线性度即电机的响应快速性。注意选用温漂小和零点漂移小的放大器。 考虑电机的起动要求，施加于电机的控制电压应大于其始动电压，避免电机进入特性的不敏感区。 直流伺服电动机使用时应保证励磁可靠，防止电机转速过高，对于磁场控制的直流电机，应避免工作在空载小信号下，避免转速过高损坏电机转子和换向器。 三相单三拍脉冲分配器 单极性驱动电路 双极性驱动电路 双电压驱动电路 高低压驱动电路 斩波恒流驱动电路 双绕组电动机的驱动电路 调频调压型驱动电路 细分（或微步进）驱动控制电路 (A).单极性驱动电路 由于双极性驱动电路较为复杂，过去仅用于大功率步进电动机机。但近年来出现了集成化的双极性驱动芯片，使它能方便应用于对效率和体积要求较高的产品中。如：L298双H桥驱动器 5. 无刷永磁直流电动机 高性能伺服系统，如数控机床、机器人、载人飞船等； 家用电器，如高档洗衣机、变频空调、电动自行车等 电刷与机械式换向器的真正作用； 定子侧直流电枢磁势 和转子侧电枢反应磁势 之间的相互关系； 直流电动机内部电磁过程的特点总结 定子侧为静止的主极励磁磁势； 转子侧由外部电刷的直流电源供电，内部绕组电流以及感应的电势为交流。由换向器和电刷完成上述逆变过程的转换； 电刷是电枢电流的分界线，其位置决定了电枢电流的换流时刻。因此，电刷与换向片配合起到了检测转子位置的作用；参看书P31 尽管转子在不停的旋转，但由于电刷相对主极静止不动，因此，电枢磁势与主极磁势相对静止； 电枢磁势与主极磁势空间互相垂直，确保了直流电动机可以产生最大的电磁转矩； 通过电力电子式逆变器完成直流到交流的转换； 通过转子位置传感器检测转子位置，完成换向片与电刷的作用，以决定换流时刻； 考虑到实现的方便性，定、转子位置颠倒，组成反装式直流电动机。 (2) 永磁无刷直流电动机的基本运行原理 定子三相绕组由电子式逆变器供电，供电频率和换流时刻取决于转子位置传感器——同步的需要； 定子电枢绕组磁势与转子永磁体产生的磁势均以同步速旋转，两者保持相对静止且空间相互垂直—— 最大转矩的需要； 电机本体为交流永磁同步电动机； 在一个周期内三相定子绕组在空间共产生六个定子合成磁势； 转子每转过 电角度，定子绕组则换流一次，相应的定子合成磁势就跳变一次。每个定子合成磁势在时间上持续1/6周期（ 电角度）； 在这六个连续跳变的定子合成磁势作用下，转子永磁磁势随转子旋转； 尽管定子合成磁势是跳变的，但其平均转速却与转子转速保持同步，亦即在平均意义上 与 相对静止。从而保证了有效电磁转矩的产生，而且转子转速为同步速。 电枢磁势在与转子磁极轴线垂直的 电角度范围内变化，亦即使两者之间的夹角在 ~ 范围内变化。 这样，无论是在开关器件导通过程中还是在换流瞬间， 与 之间的夹角在平均意义上接近 ，亦即在平均意义上互相垂直。 (3)永磁无刷直流电动机逆变器的各种控制方式 “ 导通型”（两两导通控制方式）； “ 导通型”（三三导通控制方式）； “ 导通型”（两三轮流导通控制方式）； PWM电压和电流控制方式 B.二三轮流导通控制方式(又称为 导通型) 每隔 换流一次； 任何瞬时有三只开关器件同时导通，然后变为两只开关器件同时导通，再变回三只开关器件同时导通，……； 每个开关器件导通150°。 （4） BLDCM的调速（PWM电压和电流控制方式） 改变逆变器直流侧的输入电压实现调压,并利用来自位置传感器的转子信息控制逆变器的频率，调节转子转速； 保持逆变器直流侧输入电压不变，利用来自转子位置传感器的转子信息和PWM斩波控制同时调节逆变器的频率和电压，调节转子转速。 (6) 永磁无刷直流电动机调速系统的组成 a.结构特点 E.交流测速发电机 激磁绕组 输出绕组 外定子 内定子 杯形转子 b.工作原理 （1）转子不转n=0 运行状况相当于副边短路的变压器 是脉振磁场，频率为f1，其轴线与输出绕组轴线垂直，不会在输出绕组中感应电势。 （1）转子n≠0 Er Edr变压器