無刷電機的工作原理,無刷直流電機控制器的工作原理是什麼?求解

時間 2022-02-26 06:30:32

1樓:鴻程肖先生

直流無刷電機的工作原理:

直流無刷電機是同步電機的一種,也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(p)影響:n=120.f / p。在轉子極數固定情況下,改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。

直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器),控制定子旋轉磁場的頻率並將電機轉子的轉速回授至控制中心反覆校正,以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載範圍內當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。  直流無刷驅動器包括電源部及控制部如圖 (1) :

電源部提供三相電源給電機,控制部則依需求轉換輸入電源頻率。

電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220 v),如果輸入是交流電就得先經轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉成3相電壓來驅動電機。換流器(inverter)一般由6個功率電晶體(q1~q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連線電機作為控制流經電機線圈的開關。

控制部則提供pwm(脈衝寬度調製)決定功率電晶體開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩定於設定值而不會變動太大的速度控制,所以電機內部裝有能感應磁場的霍爾感測器(hall-sensor),做為速度之閉迴路控制,同時也做為相序控制的依據。但這只是用來做為速度控制並不能拿來做為定位控制 。

直流無刷電機的控制原理

要讓電機轉動起來,首先控制部就必須根據hall-sensor感應到的電機轉子目前所在位置,然後依照定子繞線決定開啟(或關閉)換流器(inverter)中功率電晶體的順序,如下(圖二) inverter中之ah、bh、ch(這些稱為上臂功率電晶體)及al、bl、cl(這些稱為下臂功率電晶體),使電流依序流經電機線圈產生順向(或逆向)旋轉磁場,並與轉子的磁鐵相互作用,如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組訊號的位置時,控制部又再開啟下一組功率電晶體,如此迴圈電機就可以依同一方向繼續轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率電晶體(或只開下臂功率電晶體);要電機轉子反向則功率電晶體開啟順序相反。

基本上功率電晶體的開法可舉例如下:

ah、bl一組→ah、cl一組→bh、cl一組→bh、al一組→ch、al一組→ch、bl一組, 但絕不能開成ah、al或bh、bl或ch、cl。此外因為電子零件總有開關的響應時間,所以功率電晶體在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去,否則當上臂(或下臂)尚未完全關閉,下臂(或上臂)就已開啟,結果就造成上、下臂短路而使功率電晶體燒毀。

當電機轉動起來,控制部會再根據驅動器設定的速度及加/減速率所組成的命令(command)與hall-sensor訊號變化的速度加以比對(或由軟體運算)再來決定由下一組(ah、bl或ah、cl或bh、cl或……)開關導通,以及導通時間長短。速度不夠則開長,速度過頭則減短,此部份工作就由pwm來完成。pwm是決定電機轉速快或慢的方式,如何產生這樣的pwm才是要達到較精準速度控制的核心。

高轉速的速度控制必須考慮到系統的clock 解析度是否足以掌握處理軟體指令的時間,另外對於hall-sensor訊號變化的資料訪問方式也影響到處理器效能與判定正確性、實時性。至於低轉速的速度控制尤其是低速起動則因為回傳的hall-sensor訊號變化變得更慢,怎樣擷取訊號方式、處理時機以及根據電機特性適當配置控制引數值就顯得非常重要。或者速度回傳改變以encoder變化為參考,使訊號解析度增加以期得到更佳的控制。

電機能夠運轉順暢而且響應良好,p.i.d.

控制的恰當與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機是閉迴路控制,因此回授訊號就等於是告訴控制部現在電機轉速距離目標速度還差多少,這就是誤差(error)。知道了誤差自然就要補償,方式有傳統的工程控制如p.

i.d.控制。

但控制的狀態及環境其實是複雜多變的,若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統的工程控制能完全掌握,所以模糊控制、專家系統及神經網路也將被納入成為智慧型p.i.d.

控制的重要理論。

2樓:哈璟以雲嵐

無刷直流電動機採用電子換向裝置,代替了傳統的機械換向裝置(換向器和電刷),不但保留了直流電動機良好的調速與啟動特性,而且具有交流電動機結構簡單和維修方便等優點,這種電動機效能良好,工作可靠,因此,近年來迅速發展。傳統型直流電動機電樞是旋轉的,磁極是靜止的,但無刷直流電動機於此相反,磁極是旋轉的,電樞是靜止的,電樞繞組的電流換向可借助位置感測器和電子開關電路來完成。使電機無刷。

無刷直流電動機一般由電動機、位置感測器、和電子開關三部分組成。電動機本身由多相(三相、四相、五相不等)電樞繞組定子和一定極對數的永磁體轉子組成。aa、bb、cc表示電動機的三相定子繞組,ns是永久磁鐵,是電動機的轉子,ps是轉子位置感測器,它的轉子與電動機的轉子同軸相連,bg1、bg2、bg3是電子開關線路的功率開關管,三相繞組a、b、c分別於bg1、bg2、bg3相串聯後接到電源上。

它的動作原理是,由ps發出訊號控制bg1、bg2、bg3等開關管的導通與截止,當開關管導通時,相應的定子繞組中,就有電流通過並產生磁場,該磁場與永磁轉子磁極相互作用便產生力矩,使電動機轉子旋轉,由於位置感測器轉子與電動機同軸相連,因此它的轉子也跟著轉動並依次地向bg1、bg2、bg3發出訊號,控制其導通與截止,從而電樞繞組中的電流隨著轉子位置的變化依次序換向,使電樞磁場步進式旋轉,電動機的轉子就連續不斷地旋轉下去。

3樓:岑智靖懷慕

簡單而言,依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形,在繞組線圈周圍形成乙個繞電機幾何軸心全轉的磁場,這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動,電機就轉起來了,電機的效能和磁鋼數量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關,更與無刷電機的控制效能有很大關係,因為輸入的是直流電,電流需要電子調速器將其變成3相交流電,還需要從遙控器接收機那裡接收控制訊號,控制電機的轉速,以滿足模型使用需要。

總的來說,無刷電機的結構是比較簡單的,真正決定其使用效能的還是無刷電子調速器,好的電子調速器需要有微控制器控制程式設計、電路設計、複雜加工工藝等過程的總體控制,所以**要比無刷電機高出很多。

4樓:奮進的牛

[中英字幕]無刷電機的工作原理

5樓:匿名使用者

無刷電機一般是指直流無刷電機!交流電機本來就沒有電刷的!用四個閘流體輪流導通,交叉為一組,

無刷直流電機控制器的工作原理是什麼?求解

6樓:節景後雁菱

1、工作原理:永磁無刷直流電機通進的是直流,但並不是像有刷電機那樣持續通電給轉子,它是通給定子的。有外轉子和內轉子兩種,都是只有定子帶電。

而這種電機又分霍爾有感式和無感式兩種,前者有自帶電路通過轉子位置變化而變化磁場,後者則需要專用控制器(電子調速器)。所以並不是直觀的用直流直接帶動電機工作的。

2、無刷直流電機

(1)無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。

無刷電機是指無電刷和換向器(或集電環)的電機,又稱無換向器電機。早在十九紀誕生電機的時候,產生的實用性電機就是無刷形式,即交流鼠籠式非同步電動機,這種電動機得到了廣泛的應用。但是,非同步電動機有許多無法克服的缺陷,以致電機技術發展緩慢。

(2)上世紀中葉誕生了電晶體,因而採用電晶體換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機,它克服了第一代無刷電機的缺陷。

7樓:夏爾

電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相非同步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置感測器。驅動器由功率電子器件和積體電路等構成,其功能是:

接受電動機的啟動、停止、制動訊號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置感測器訊號和正反轉訊號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋訊號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。

由於無刷直流電動機是以自控式執行的,所以不會象變頻調速下過載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振盪和失步。

中小容量的無刷直流電動機的永磁體,現在多採用高磁能積的稀土釹鐵硼(nd-fe-b)材料。因此,稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相非同步電動機縮小了乙個機座號。

近三十年來針對非同步電動機變頻調速的研究,歸根到底是在尋找控制非同步電動機轉矩的方法,稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調速、小體積、高效率和穩態轉速誤差小等特點在調速領域顯現優勢。

無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為bldc.無刷直流電機的運轉效率,低速轉矩,轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好,所以值得業界關注.無刷直流電機控制器無刷電機控制器無刷控制器應用

8樓:影子工坊

拆解個小馬達,講下有刷直流電機的旋轉原理

無刷電機的工作原理

9樓:手機使用者

無刷直流電動機是採用半導體開關器件來實現電子換向的,即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械雜訊低等優點,廣泛應用於高檔錄音座、錄影機、電子儀器及自動化辦公裝置中。

無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置感測器等組成。位置感測按轉子位置的變化,沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置,並在確定的位置處產生位置感測訊號,經訊號轉換電路處理後去控制功率開關電路,按一定的邏輯關係進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置感測器輸出控制的電子開關電路提供。

位置感測器有磁敏式、光電式和電磁式三種型別。

採用磁敏式位置感測器的無刷直流電動機,其磁敏感測器件(例如霍爾元件、磁敏二極體、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用積體電路等)裝在定子元件上,用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

採用光電式位置感測器的無刷直流電動機,在定子元件上按一定位置配置了光電感測器件,轉子上裝有遮光板,光源為發光二極體或小燈泡。轉子旋轉時,由於遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈衝訊號。 採用電磁式位置感測器的無刷直流電動機,是在定子元件上安裝有電磁感測器部件(例如耦合變壓器、接近開關、lc諧振電路等),當永磁體轉子位置發生變化時,電磁效應將使電磁感測器產生高頻調製訊號(其幅值隨轉子位置而變化)。

無刷直流電機的工作原理,直流無刷電機的工作原理是什麼?

直流無刷電機的工作原理,直流電機是這樣工作的 直流無刷電機的工作原理是什麼?無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。由於無刷直流電動機是以自控式執行的,所以不會像變頻調速下過載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振盪和失步。中小容量的無刷直流電動機...

無刷直流電機的工作原理是什麼,無刷直流電機的組成及工作原理

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怎麼改變直流無刷電機的轉速,無刷直流電機的轉速可以任意調整嗎

如果僅僅使用,改變工作電壓就可以 想設計乙個電機,不僅僅是銅線的問題。直流電機調整供電電壓就可以改變轉速,改變電源的極性就可以改變轉向。無刷直流電機的轉速可以任意調整嗎?無刷電機無法做到1rpm 轉速低 反電動勢小 電機的輸入電流大 電機無法承受,所以通常都會配減速器,實現低速大轉矩的目的 1 電機...

永磁無刷電機和無刷直流電機是意思麼

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求無刷直流電機原理及相關知識應用

無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相非同步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置感測器。驅動器由功率電子器件和積體電路等構成,其功能是 接受電動機的啟動 停止 制動訊號...