)没有了直流有刷电机的电刷及换向器等结构,线圈绕组不参加旋转而是作为定子,永磁体作为转子,经过操控线圈惯例运用的寿命长、噪音低、转速快,可是价格较高,操控较为杂乱。 下图为直流有刷电机与直流无刷电机的结构图比照。
通电导体发生磁场,方向由安培定则确认。 磁场具有同性相吸,异性相斥的特性,BLDC正是使用通电线圈与永磁体的彼此作用原理完成旋转,如下图所示。
两头的线圈(定子)通电后,由安培定则可知两个通电线圈将发生方向向右的磁场,此刻中心的永磁体(转子)会尽量使自己的内部磁感应线方向与外部磁感应线方向共同,构成一个最短磁力闭合回路,N极与S极彼此招引,从而使永磁体顺时针旋转。 当永磁体旋转至水平方位时将不受外部磁场作用力,但因为惯性作用永磁体还会持续沿顺时针滚动,此刻交流两个线圈中的电流方向,转子会持续沿顺时针方向滚动,循环往复使永磁体一向沿顺时针旋转。
直流无刷电机的组织简图如上图所示,定子绕组为三相星型联合,加上转子方位如下图所示:
在A相加电源正极,B相加电源负极,线圈A、B将发生如上图所示的磁场BA、BB,因为磁场是矢量,所以线圈BA、BB发生的组成磁场为B,此刻转子就会保持在图中方位。 BLDC的运转办法为绕组的两两导通,所以三相线圈A 、B、C的导通组合只要6中状况,经过合理的次序顺次切换三相绕组的通电次序就可使转子跟着磁场旋转起来,如下图所示:
2)在1)的根底上,C端接正电压,B端接负电压,A端悬空,转子将会从上图1方位旋转至图2方位;
3)在2)的根底上,C端接正电压,A端接负电压,B端悬空,转子将会从上图2方位旋转至图3方位;
4)在3)的根底上,B端接正电压,A端接负电压,C端悬空,转子将会从上图3方位旋转至图4方位;
5)在4)的根底上,B端接正电压,C端接负电压,A端悬空,转子将会从上图4方位旋转至图5方位;
6)在5)的根底上,A端接正电压,C端接负电压,B端悬空,转子将会从上图5方位旋转至图6方位;
当转子旋转至上图6的方位时,重复1)的通电状况,转子将会从上图6的方位旋转至图1的方位。经过上述6个进程转子刚好旋转一圈,这种驱动办法即为BLDC的6步换相操控。经过三相逆变电路能简略便利的完成BLDC的六步换相,如下图所示:
上述六步换向法驱动BLDC的条件是咱们必定要知道电机转子的当时方位,无刷直流电机一般配有霍尔传感器用于获取电机转子方位。霍尔器材调配外围电路可将检测到的磁场的改变转换为凹凸电平信号进行输出,以霍尔传感器为参照物,定子旋转时霍尔信号检测到的磁场改变及输出信号如下图所示:
同无刷直流电机均匀分布的定子相同,用于输出3路磁场信号的3个霍尔传感器也是均匀分布在无刷直流电机的一周,相邻两个传感器的电视点相差120°。电机按必定方向滚动时,三路霍尔信号的输出会依照六步的规则改变,如下图所示:
经过三路霍尔信号的输出波形就可判别出无刷直流电机当时的转子方位,三路霍尔信号的输出波形相同满意六步一周期,再依据当时转子方位做三相逆变电路上下桥臂的导通,如下表所示:
由上述剖析的无刷直流电机的作业原理,选用六步换相法驱动直流无刷电机的滚动(开环驱动,速度不可调)。
在Matlab/Simulink中建立仿真模型如下,该模型选用六步换向法对电机进行开环操控,转速不可调。
主电路包含:三相逆变电路和BLDC直流无刷电机两部分,BLDC的电机额外功率设置为1kw,标称电压500V,额外转速3000RMP,选用恒功率负载TL设置为10/π,电机详细参数如下所示。
操控部分包含:霍尔信号处理和六步换相两部分。 依据霍尔信号判别转子当时地点的方位从而操控三相逆变电路的两两导通,依据设定Driection值进行电机正回转驱动。 该电机的换相表如下所示。
本章节剖析了直流无刷电机的作业原理,并经过Matlab/Simulink选用六步换相法完成了直流无刷电机的驱动及正回转操控,为后续章节的剖析奠定根底