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無(wú)刷直流電機(jī)實(shí)際上是永磁同步電機(jī),對(duì)于力的來(lái)源主要是磁力線的畸變,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是如果定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)磁力線方向一致,那么這個(gè)時(shí)候磁力線會(huì)很平滑,大家就很和諧,之間不會(huì)產(chǎn)生力矩;但是如果轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)方向不一致,那么磁力線的分布便會(huì)不均勻,這個(gè)時(shí)候磁場(chǎng)之間則會(huì)通過(guò)相互作用使得定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向一致,從而產(chǎn)生力矩;因此對(duì)于直流無(wú)刷電機(jī),你只要使得定子磁場(chǎng)以某一速度在空間旋轉(zhuǎn),磁力線這種反畸變力便會(huì)使得轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)也以與定子磁場(chǎng)相同的速度旋轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)永磁同步;你可以想象,如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0,那么在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的方向必然會(huì)接近重合,而如果有一個(gè)恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,那么定轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)會(huì)有一個(gè)固定的夾角,這個(gè)角度的大小與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小一致。 無(wú)刷直流電機(jī)原理 無(wú)刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞,轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機(jī)通以固定的直流電流,則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng),電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),只有實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置,再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流,使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),電機(jī)才可以跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 如圖所示為無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖,為了方便描述,電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源 POWER,各相的端點(diǎn)接功率管,位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的 G極接 12V,功率管導(dǎo)通,對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)依次導(dǎo)通,使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電,從而定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也不斷地變化,電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),這就是無(wú)刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理——檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置,依次給各相通電,使定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向連續(xù)均勻地變化。 圖:無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖 現(xiàn)代控制方法 無(wú)刷直流電機(jī)目前這個(gè)概念定義不明確。一般認(rèn)為BLDC無(wú)刷直流是方波控制,PMSM永磁同步是正弦波控制(矢量控制)。但是從電機(jī)本體看,他們之間的區(qū)別僅僅是氣隙磁場(chǎng)形狀問(wèn)題,純方波磁場(chǎng)基本沒(méi)法設(shè)計(jì)到,都是梯形波。 對(duì)于bldc,控制上是換相六拍,霍爾傳感器。有的人用正弦波(插補(bǔ))降低轉(zhuǎn)距脈動(dòng),bldc低速特性不好。沒(méi)有所謂現(xiàn)代控制方法,只能說(shuō)目前研究到什么地步了,比如說(shuō)他的無(wú)位置傳感器算法。bldc目前相對(duì)屬于落后一點(diǎn)的控制算法,舊產(chǎn)品會(huì)用到,或者是超高速電機(jī)會(huì)用到(一個(gè)基波周期的開(kāi)關(guān)次數(shù)極少),普通應(yīng)用還是pmsm的矢量控制研究較多。下面說(shuō)pmsm。 對(duì)于pmsm,普通矢量控制已經(jīng)成熟,有幾個(gè)控制上的研究方向:無(wú)位置傳感器(反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè),包含模型參考自適應(yīng),滑模,卡爾慢等,以及適于低速的高頻注入法),mtpa最大轉(zhuǎn)距電流比控制(銅耗最優(yōu),希望不需要電機(jī)參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)的通用化算法,但目前只有基于擾動(dòng)或基于參數(shù)),弱磁控制,在線參數(shù)辯識(shí),離線參數(shù)辯識(shí),控制器參數(shù)自整定,在線溫度辯識(shí),直接轉(zhuǎn)距控制(dtc),各種伺服的控制器帶寬優(yōu)化的控制器,詳細(xì)說(shuō)太多。目前的發(fā)展趨勢(shì)是:高性能化,通用化,智能化,自適應(yīng)化發(fā)展。