无刷电机及其控制方案MCU讲解

阅读: 评论:0

无刷电机及其控制方案MCU讲解
一、电机(马达)分类
1.DC电机
2.AC电机
有刷电机是传统产品,在性能上比较稳定,缺点是换向器和电刷接触,使用寿命很
短需要定期维护及更新。相比之下,无刷DC电机由电机主体和驱动器组成,以自
控式方式运行,无论是电机使用寿命、还是性能效率方面,都比有刷电机要好。
从电流驱动角度来看,无刷直流电机可分为正弦波驱动和方波驱动。通常,以方波
驱动的电机称为无刷直流电机(BLDC),正弦波驱动的电机则为永磁同步电机
(PMSM)。无刷直流电机,跟永磁同步电机,基本结构相似,主要区别在于控制
器电流的驱动方式不同。
二、无刷直流电机(BLDC)讲解
BLDC电机中的“BL”意为“无刷”,就是DC电机(有刷电机)中的“电刷”没有了。cng减压器
电刷在DC电机(有刷电机)里扮演的角是通过换向器向转子里的线圈通电。那么没
有电刷的BLDC电机是如何向转子里的线圈通电的呢?原来BLDC电动机电机采用永磁体来做转子,转子里是没有线圈的。由于转子里没有线圈,所以不需要用于通电的换向器和电刷。取而代之的是作为定子的线圈。
BLDC电机的运转示意图。BLDC电机将永磁体作为转子。由于无需向转子通电,因此不需要电刷和换向器。从外部对通向线圈的电进行控制。
DC电机(有刷电机)中被固定的永磁体所制造出的磁场是不会动的,通过控制线圈(转子)在其内部产生的磁场来旋转。要通过改变电压来改变旋转数。BLDC电机的转子是永磁体,通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。
三、无刷直流电机(BLDC)优势
直流电机都可以设计成有刷、或者是无刷电机,但无刷直流电机(BLDC)通常是大多数应用的首选。不像同步电机那样,无刷电机不需要另外加载启动绕组,同时也不会出现负载突变时产生振荡和
失步。BLDC使用电子换向器替代碳刷,更可靠、更安静,运行效率更高,使用功耗也会随之减少,产品寿命也会更长,从长期使用性价比来讲,选择无刷直流(BLDC)使用都是不二的选择。
无刷直流电机还有以下诸多好处:
1. 外特性好,能够在低速下输出大转矩,使得它可以提供大的起动转矩;
2. 速度范围宽,任何速度下都可以全功率运行;
3. 效率高、过载能力强,使得它在拖动系统中有出的表现;
4. 再生制动效果好,由于它的转子是永磁材料,制动时电机可以进入发电机状态;
5. 体积小,功率密度高;
6. 无机械换向器,采用全封闭式结构,可以防止尘土进入电机内部,可靠性高;
7. 相比异步电机的驱动控制简单。
四、无刷直流(BLDC)控制
无刷直流电机的驱动方式,按照不同类别可分为多种驱动方式,主要有以下几种:
1. 按驱动波形:方波驱动,这种驱动方式实现方便,易于实现电机无位置传感器控制;
2. 正弦驱动:这种驱动方式可以改善电机运行效果,使输出力矩均匀,但实现过程相
对复杂。
同时,这种方法又有SPWM 和SVPWM(空间矢量PWM)两种方式,SVPWM的效果好于SPWM。
常见的BLDC无刷直流电机,由于采用非正弦分布的定子绕组,反电动势为梯形,产生电流也是梯形,所有会出现矩形脉动,进而会导致低速振荡,从而产生音频噪音。采用正弦波的BLDC控制方式(即为:永磁同步电机)使用正弦电流驱动,减少转矩脉动,特别适合低转矩或者安静环境下的使用场合。所以BLDC也可以通过PMSM正弦矢量控制方式运行。
目前,我们所看到的BLDC,大多数控制方式比较统一,主要以6个MOSFET搭配成
全桥电路,并以控制电路、驱动电路组合。硬件方面概况起来,主要包含以下几个版块:全桥驱动电路、霍尔反馈电路、电流采样电路等。软件实现上,可以使用方波、或者正弦波(PMSM)方式控制。
五、如何加深学习无刷直流电机(BLDC)
1.无刷直流马达(BLDC)工作原理
基础性知识比较多,可以自行学习。
新型环保砖2.有霍尔位置传感器和无霍尔位置传感器的BLDC区别
1)目前有位置传感器用的比较多,由于它能够准确采样转子的旋转位置,所以更
能稳定可靠运行,控制方式相对来说也简单些。
制作糖果盒
因此,在很多项目中得到大量使用。
应用领域:特别适合大负载和静止启动的情况。比如,电动车、电动自行车、
电动汽车、高铁等中均得到大量而广泛的应用。当然,毕竟马达上多个sensor ,
在马达制作工艺方面增加了复杂度,增加了成本。同时,霍尔也存在一定几率
的老化不良等问题,对电机的整个寿命产生一定的影响。
2)由于有位置马达存在上述的弊端,无位置由于没有sensor工艺简单,同时更加热膜
高压阻尼线加安全可靠,所以在很多场合也得到比较多的应用。在一些复杂恶劣的环境、轻负载的情况下应用,比如风机,空调压缩机,汽车的冷却风扇等。但是,由于位置是根据马达的反电动势计算得来的,因此具有不可靠性。而且在马达静止情况下,由于不存在反电动势,因此转子的位置更加难以确定。所以,不适合马达在静止条件下使用。
综上所诉,有位置的马达的驱动器比较简单,马达相对复杂,可静止启动。无位置控制的马达优点是马达简单控制器复杂,适合轻负载,非零转速启动或者在马达又一定转速下启动。
最后,就是在此基础上,学会霍尔位置传感器部分设计。
3)电机(马达)控制基础部分
a)电机的转子、定子采样设计部分:如何整合、外转子和内转子工作原理、
特性,如何实现设计;
b)方波和正弦波的理解。根据实际或项目应用来选择,目前方波马达技术较
为成熟,正弦波控制方式比较复杂,但未来空间更大,主要应用在高性能
电机。
usb存储器
c)电压、转速及扭矩、功率之间关系。学会各种电机参数概念、计算公式及
相互之间的关系。如电压与转速的关系、及马达的电流与转速,效率之间
的关系,和如何调速等等。
4)BLDC如何实现电压调速
以三相bldc方波有位置传感器马达为实例,我们以全硬件的方式来搭建驱动

本文发布于:2023-06-20 16:29:54,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://patent.en369.cn/patent/3/146157.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:电机   驱动   转子   控制   方式
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2022 Comsenz Inc.Powered by © 369专利查询检索平台 豫ICP备2021025688号-20 网站地图