第06章无刷直流电动机.ppt

文档介绍：第06章无刷直流电动机
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3. 转子位置传感器
位置传感器也是无刷直流电动机的重要组成部分，其作用是检测转子磁场相对于定子各相绕组的位置，以确定各相绕组导通和关断的顺序。它有多种结构形式，常（或近似方波）分布。
(2) 三相绕组对称，其对应的电路单元也完全一致。
(3) 忽略电枢齿槽效应、电枢反应和换向过程等的影响。
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定子三相绕组的电压平衡方程为
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（6-2）
当三相绕组为Y联接且没有中线时
（6-3）
（6-4）
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（6-5）
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二、基本公式
1. 感应电动势
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单根导体在气隙磁场中的感应电动势为
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（6-6）
电枢导体的有效长度
导体的线速度
设电枢绕组每相串联匝数为NΦ，每相绕组的感应电动势
（6-7）
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梯形波气隙磁密的每极磁通为
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（6-8）
比较式（6-6）与式（6-8），可得
计算极弧系数
（6-9）
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把上式代入式（6-7），可得
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（6-10）
从直流端看，任何时刻两相导通三相星形无刷直流电动机的感应电动势都是两相绕组感应电动势的串联，所以有
（6-11）
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2. 电枢电流
不考虑开关器件动作的过渡过程，并忽略电枢绕组的电感，无刷直流电动机的电压平衡方程式可以简化为
（6-12）
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开关器件的管压降
（6-13）
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3. 电磁转矩
无刷直流电动机的电磁功率为
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（6-14）
根据电动机电磁功率与电磁转矩的基本关系，无刷直流电动机的电磁转矩为
（6-15）
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4. 电机转速
由式（6-11）、式（6-12），可得无刷直流电动机的转速为
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（6-16）
在理想空载情况下，电机转速为
（6-17）
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由以上推导过程可以看出，无刷直流电动机的基本公式与普通直流电动机是相似的，因此可以预计无刷直流电动机具有和普通直流电动机一样优良的运行特性。
三、运行特性
1. 机械特性
由式（6-16）和式（6-15）可以得到无刷直流电动机的机械特性方程
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（6-18）
斜率
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相应的特性曲线如图6-11所示。可见，无刷直流电动机的机械特性为一直线，随着直流电源电压的增加，机械特性向上平移，而直线斜率β保持不变。
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开关器件的管压降增大，使实际加在电枢绕组上的电压减小。
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2. 调节特性
根据式（6-18），并利用Te=TL的关系，可以得到无刷直流电动机的调节特性方程
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（6-19）
始动电压U0
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相应的调节特性曲线如图6-12所示。可见，无刷直流电动机的调节特性也为一直线，随着负载转矩的增加，机械特性向右平移，而直线斜率α 保持不变。
从以上分析可以看出，无刷直流电动机的两个主要运行特性——机械特性和调节特性都是线性的，可以通过调节直流电源电压实现无级调速， 调速控制性能优异。
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第四节 无刷直流电动机的转矩脉动*
无刷直流电动机输出转矩大，动态响应迅速，调速控制方便，可靠性高，因此它的应用越来越广泛。 但是，无刷直流电动机固有的转矩脉动问题却一直限制着其在高精度系统中的应用。对于高精度系统，转矩脉动是衡量无刷直流电动机性能的一项重要指标。因此，分析转矩脉动形成的原因，研究消除或抑制转矩脉动的方法具有十分重要的意义。
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造成无刷直流电动机转矩脉动的原因很多，主要可以分为以下五个方面：
1. 电磁因素引起的转矩脉动
这是由于定子电流和转子磁场相互作用而产生的转矩脉动，它与电流波形、感应电动势波形、气隙磁通密度的分布有着直接关系。
（1）优化设计法
（2）最佳开通角法
（3）谐波消去法
（4）转矩反馈法
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2. 电流换向引起的转矩脉动
无刷直流电动机工作时， 定子绕组按一定顺序换流。由于各相绕组存在电感，阻碍电流的瞬时变化，每经过一个磁状态，电枢绕组中的电流从某一相切换到另一相时将引起电磁转矩的脉动。
（1）电流反馈法
（2）滞环电流法
（3）重叠换向法
（4）PWM斩波法
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3. 齿槽效应引起的转矩脉动
无刷直流电动机定子