永磁无刷直流电机.pdf

永磁无刷直流电机 一、简介 无刷直流电机 (Brushless DC Motor ，以下简称 BLDC) 是随着电 力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。 以其体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点 , 同时还 保留了普通直流电动机优良的机械特性 ,广泛应用于伺服控制、数控 机床、机器人等领域。近年来 ,随着无刷直流电机应用领域的不断扩 大 ,各种控制算法和控制策略也相继出现 .。为了便于理论分析和验证 各种控制算法和策略 ,建立正确的无刷直流电机模型就显得非常重 要。利用 Matlab 软件下的 Simulink 仿真工具 ,实现了对无刷直流电 机控制系统的仿真 ,并给出了实例仿真结果。鉴于以上原因，本文通过 推导给出了无刷直流电机的数学模型，并借助 Matlab 建立了其仿 真模型，通过仿真证明了该模型的正确性和合理性。 二、永磁无刷直流电机的构成 从广义的电机概念看， 永磁无刷直流电机由三大部分组成： 电机 本体、位置检测器、直 交无源逆变器。若与原有直流电动机一一对应， 则永磁体构成的转子与原直流电机的定子相对应， 其作用是产生一个恒 定的气隙磁场。 由位置检测器与逆变器一起构成一个电子换向器，取代 原直流电动机的机械接触式换向装置。 控制系统是调速系统 精品资料 的组成部分。 三、永磁无刷直流电机的数学模型 假定无刷直流电机工作在二相导通星形三相六状态下 ,反电势波 形是平顶宽度为 120 °电角度的梯形波 . 电机在工作过程中磁路不饱 和 ,不计涡流和磁滞损耗 ,三相绕组完全对称 ,气隙磁场为方波 ,定子电 流、转子磁场分布皆对称 , 电枢绕组在定子内表面均匀连续分布。 设 ua ,ub ,uc 为定子相绕组电压 ;ia ,i b ,ic 为定子相绕组电 流 ;ea ,eb ,ec 为定子相绕组电动势 ;L 每相绕组的自感 ;M 为每两相 绕组间的互感 ; p 为微分算子 ,p = d/ d t. 则三相绕组的电压平衡方程 可表示为 : ua r 0 0 i a L M M ia ea ub 0 r 0 i b M L M p ib eb uc 0 0 r i c M M L ic ec 当三相绕组为星形连接，且没有中线则有： ia ib ic 0 且 Mi b Mi c Mi a 化简可得电压方程为： ua r 0 0 i a L M 0 0 ia ea ub 0 r 0 i b 0 L M 0 p i b eb uc 0 0 r i c 0 0 L M ic ec 电机的等效模型为