当选择或开发使用脉宽调制(PWM)驱动无刷直流电机的电子设备时,运动控制系统设计人员经常会面临挑战。注意一些基本的物理现象,可以避免意外的性能问题。本文为PWM驱动器与无刷直流电机配合使用提供了通用指导。
无刷直流电机的换向
有刷直流电机使用机械换向,无刷直流电机与此不同,采用电子换向。这意味着电机的相位,根据转子相对于定子的位置依次通电和断电。对于三相无刷直流电机,驱动器由六个电子开关(通常为晶体管)组成,通常称为三相H桥(图1)。此配置允许三个双向输出,为电机的三相通电。
图 1 :由六个晶体管组成的三相电机 H 桥,与三个电机相位相连。
按特定顺序打开和关闭晶体管,使电机各相通电,以确保定子与转子磁铁感应所产生的磁场保持zuijia方向(图2)。
图 2 :无槽无刷直流电机的横截面示意图。蓝色 区域是带有两极永磁体的转子。磁铁产生的磁场由蓝色箭头表示。橙色区域为三相绕组。当电流 从 A 相流向 C 相时会产生磁场,由橙色箭头表示,以便于简化。当两个箭头对齐时,转子将旋 转。驱动器变换相位(旋转定子磁场,橙色箭头), 以确保定子和转子磁场之间尽可能保持 90度(产 生Zui大扭矩)。
电机可以采用广泛使用的六步梯形换向驱动(图3),也可以通过操作实现更先进的矢量控制,也称为磁场定向控制(FOC),具体取决于电子设备的复杂程度(图4)。
图 3 :六步换向相电流和霍尔传感器状态。 图 4 :使用 FOC放大器的相电流。无刷直流电机的PWM调节
在有刷或无刷直流电机中,应用的工作点(速度和扭矩)可能会有所不同。放大器的作用是改变电源电压或电流,或两者都改变,以实现期望的运动输出(图5)。
图 5:有刷直流电机和无刷直流电机之间的运动控制架构比较。
改变电压或电流通常有两种不同的方式:
·线性放大器;
·斩波器放大器。
线性放大器通过改变电压或电流,来调整传递给电机的功率。未输送至电机的功率被耗散(图6)。因此,需要一个大型散热器来耗散功率,从而增大放大器的尺寸,使其更难以集成到应用中。
图 6 :为电机供电的线性放大器示例。
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更新:2024-05-22 07:00 发布者IP:120.229.159.219 浏览:0次- 发布企业
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