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直流无刷电机的控制策略​

-2018-09-14 -


直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。 无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。上世纪中叶诞生了晶体管,因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机,它克服了第一代无刷电机的缺陷。


直流无刷电机控制策略


通用自同步无刷直流电动机逆变器和驱动结构。驱动系统通常更常用于电压源逆变器(VSI)。电压源逆变器的对应物是电流源逆变器(CSI)。 VSI因其成本,重量,动态性能和易于控制CSI而被广泛使用。两个逆变器之间的重量和成本的差异是由于VSI使用电容器进行DC耦合,而CSI需要整流器和逆变器之间的庞大的电抗器。在动态响应能力方面,VSI也与CSI不同。因为大型电抗器的作用是满足CSI作为恒流源的恒定换向角的需要,以防止电动机绕组中的电流快速变化,并抑制电动机的高速伺服操作。这将增加驱动系统中阻尼器的尺寸。 CSI期望的恒定电流控制和恒定转矩控制性能也可以通过VSI中的内部电流控制回路中的滞后电流控制来近似。

术语“自同步”是指定子相电流脉冲与电动机的相反电位一致所需的管的正确传导顺序,并且驱动电路需要立即转子位置信息。

如果仅需要速度控制,则可以移除位置控制器和位置反馈电路。高性能位置控制器通常需要位置和速度传感器。如果只有位置传感器而没有速度传感器,则需要检测位置信号的差异,这会导致模拟系统中的噪声放大;这不是数字系统中的问题。对于位置和速度控制的无

刷直流电动机,需要位置传感器或获取转子位置信息的其他部件。

许多高性能应用需要电流反馈来控制转矩。至少,需要吸收电流反馈以防止电动机和驱动系统的过电流。当增加内部电流闭环控制时,可以实现非常快速的电流源逆变器的性能,而不需要DC耦合电抗器,其被称为电流调节电压源逆变器。驱动器中的直流电压调节也可以通过像DC电源那样工作的可控整流器来实现,或者通过将PWM信号添加到转换器中的上下开关,或者通过简单地将其添加到上部或下部开关。