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创新性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及
取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列
的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也
不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用
过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文
中做了明确的说明并表示了谢意
申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
本人签名掣些一日期毕,丁
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子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时
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本人签名通丝乙日期
导师签名牵峰日期夺士
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第一章综述
第一章综述
一无刷直流电动机的发展
一个多世纪以来,电动机作为机电能量转换装置,其应用范围己遍及国民经
济的各个领域及人们的日常生活之中。电动机的主要类型有同步电动机、异步
电动机与直流电动机三种,其容量小到几瓦,大道上千万瓦。众所周知,电动机
具有运动效率高和调速性能好等诸多优点,但传统的直流电动机均采用电刷,以
机械方法进行换向,因而存在相对的机械磨擦,由此带来了噪声、火花、无线电
干扰以及寿命短等致命弱点,再加上制造成本高及维修困难等缺点,从而大大限
制了它的应用范围,致使目前工农业生产上,大多数均采用三相异步电动机。
随着社会生产力的发展,人们生活水平的提高,需要不断地开发各种新型电
动机。科学技术的进步,新技术新材料的不断涌现,更促进了电动机产品的不断
推陈出新。针对上述传统直流电动机的弊病,早在本世纪年代,就有人开始研
制以电子换向来代替电刷机械换向的无刷直流电动机,并取得了一定的成果。但
由于当时的大功率电子器件仅处于初级发展阶段,没能找到理想的电子换向元器
件。使得这种电动机只能停留在实验室阶段,无法推广使用。年,美国的
哈里森等人首次申请了应用晶体管换向代替电动机机械换向的专利,这就是现
代无刷直流电动机的雏形,但由于电动机尚无起动转矩而不能产品化。尔后又经
过人们多年的努力,借助于霍尔元件来实现换向的无刷直流电动机终于在
年问世,从而开创了无刷直流电动机产品化的新纪元。年代以来,随着电力电
子工业的飞速发展,许多新型的高性能半导体功率器件,如
等相继出现,以及高性能的永磁材料,如杉钻、钦铁硼等的问世,均为无刷直流
电动机的广泛应用奠定了坚实的基础。
一无刷直流电机的特点及应用
无刷直流电机的特点
无刷直流电机保持着有刷直流电机的优良机械及控制特性,在电磁结构上和
有刷直流电机一样,但它的电枢绕组放在定子上,转子上放置永久磁钢。无刷直
流电机的电枢绕组像交流电机的绕组一样,采用多相形式,经由逆变器接到直流
电源上,定子采用位置传感器实现电子换相来代替有刷直流电机的电刷和换向器,
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基于的无刷直流电机控制系统研究
各相逐次通电产生电流,定子磁场和转子磁极主磁场相互作用,产生转矩。
和有刷直流电机相比,无刷直流电机由于取消了电机的滑动接触机构,因而
消除了故障的主要根源。转子上没有绕组,也就没有了励磁损耗,又由于主磁场
是恒定的,因此铁损也是极小的在方波电流驱动时,电枢磁势的轴线是脉动的,
会在转子铁心内产生一定的铁损,采用正弦波电流驱动比方波电流铁损更小。总
的说来,除了轴承旋转产生磨损外,转子的损耗很小,因而进一步增加了工作的
可靠性
无刷直流电动机的应用
由于无刷直流电动机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等
一系列优点,又具有直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好的特
点,故在当今国民经济的各个领域,如医疗器械、仪表仪器、化工、轻纺以及家
用电器等方面的应用日益普及。无刷直流的应用主要分为以下几类
定速驱动机械
一般工业场合不需要调速的领域以往大多是采用三相或单相交流异步和同步
电机。随着电力电子技术的进步,在功率不大于且连续运行的情况下,为
了减少体积,节省材料,提高效率和降低能耗,越来越多的电机正被无刷直流电
机逐步取代,这类应用有自动门、电梯、水泵、风机等。而在功率较大的场合,
由于一次成本和投资较大,除了