BLDC百科
BLDC,无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)的降生,克制了有刷直流电机的先本能缺陷,以电子换向器取代了机械换向器。
无刷直流电机
无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)的降生,克制了有刷直流电机的先本能缺陷,以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具备直流电机良好的调速性能等特点,又具备交换电机结构繁难、无换向火花、运转牢靠和易于保养等好处。无刷直流电机的实质是直流电源输入,驳回电子逆变器将直流电转换为交换电,有转子位置反应的三相交换永磁同步电机。
无刷直流电机详解
直流电机关键有直流有刷电机和无刷直流电机两种。
1. 有刷直流电机
直流电机以良好的启动性能、调速性能等好处著称,其中属于直流电机一类的有刷直流电机驳回机械换向器,使得驱动方法繁难,其模型示用意如图 1.2 所示。
电机关键由永磁资料制造的定子、绕有线圈绕组的转子(电枢) 、换向器和电刷等形成。只需在电刷的A和B两端通入必定的直流电流, 电机的换向器就会智能扭转电机转子的磁场方向,这样,直流电机的转子就会继续运转下去。
由些可见,换向器和电刷在直流电机中表演着关键的角色,虽然它可以简化电机控制器的结构,但是,它自身却存在必定的缺陷:
z 结构相对复杂,参与了制形老本;
z 容易被环境(如灰尘等)影响,降落了上班的牢靠性;
z 换向时会发生火花,限度了经常使用范围;
z 容易损坏,参与了保养老本等。
2. 无刷直流电机
无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)的降生,克制了有刷直流电机的先本能缺陷,以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具备直流电机良好的调速性能等特点,又具备交换电机结构繁难、无换向火花、运转牢靠和易于保养等好处。
图 1.3 所示无刷直流电机模型,它是从图 1.2转化上来的模型。它关键由用永磁资料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)组成。可见,它和直流电机有着很多共同点,定子和转子的结构差不多(原来的定子变为转子,转子变为定子) ,绕组的连线也基本相反。但是,结构上它们有一个清楚的区别:无刷直流电机没有直流电机中的换向器和电刷,取而代之的是位置传感器。这样,电机结构就相对繁难,降落了电机的制造和保养老本,但无刷直流电机不能智能换向 (相) , 就义的代价是电机控制器老本的提高 (似乎样是三相直流电机,有刷直流电机的驱动桥须要 4 只功率管,而无刷直流电机的驱动桥则须要 6 只功率管) 。
图 1.3 所示为其中一种小功率三相、星形衔接、单副磁对极的无刷直流电机,它的定子在内,转子在外,结构和图 1.2 所示的直流电机很相似。另一种无刷直流电机的结构和这种刚刚相反,它的定子在外,转子在内,即定子是线圈绕组组成的机座,而转子用永磁资料制造。
无刷直流电机有以下的特点:
z 无刷直流电机的外个性好,能够在低速下输入大转矩,使得它可以提供大的起动转矩;
z 无刷直流电机的速度范围宽,任何速度下都可以全功率运转;
z 无刷直流电机的效率高、过载才干强,使得它在拖动系统中有杰出的体现;
z 无刷直流电机的再生制动成果好,因为它的转子是永磁资料,制动时电机可以进入发
电机形态;
z 无刷直流电机的体积小,功率密度高;
z 无刷直流电机有机械换向器,驳回全封锁式结构,可以防止尘土进入电机外部,牢靠
性高;
z 无刷直流电机比异步电机的驱动控制繁难。
1.2.2 无刷直流电机的上班原理
无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢,转子是永磁体。假设只给电机通以固定的直流电流,则电机只能发生不变的磁场,电机不能转动起来,只要实时检测电机转子的位置,再依据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流,使定子发生方向平均变动的旋转磁场,电机才可以跟着磁场转动起来。
如图 1.4 所示为无刷直流电机的转动原理示用意,为了繁难形容,电机定子的线圈中心抽头接电机电源 POWER,各相的端点接功率管,位置传感器导通时使功率管的 G极接 12V,功率管导通,对应的相线圈被通电。因为三个位置传感器随着转子的转动,会依次导通,使得对应的相线圈也依次通电,从而定子发生的磁场方向也始终地变动,电机转子也跟着转动起来,这就是无刷直流电机的基本转动原理——检测转子的位置,依次给各相通电,使定子发生的磁场的方向延续平均地变动。
在下文引见无刷直流电机的有位置传感器驱动的一节,将会进一步引见无刷直流电机的转动原理。
为了繁难了解,本文档以下内容一致用如图 1.5 所示的这两种符号作为模型简介,图 A为电机转子和定子在同一圆心上,图B 为不同一圆心上,是为了繁难说明电机外部磁场。具体请看下文。
1.3 无刷直流电机的驱动方法
无刷直机电机的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式,它们各有特点。
按驱动波形:
z 方波驱动,这种驱动方式成功繁难,易于成功电机无位置传感器控制;
z 正弦驱动,这种驱动方式可以改善电机运转成果,使输入力矩平均,但成功环节相对复杂。同时,这种方法又有 SPWM 和 SVPWM(空间矢量 PWM)两种方式,SVPWM的成果好于 SPWM。