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直流無刷電機的控制策略?

2022-12-06 21:57:10
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直流無刷電機由電動機主體和驅(qū)動器組成,是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。 無刷電機是指無電刷和換向器(或集電環(huán))的電機,又稱無換向器電機。早在十九紀誕生電機的時候,產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式,即交流鼠籠式異步電動機,這種電動機得到了廣泛的應(yīng)用。但是,異步電動機有許多無法克服的缺陷,以致電機技術(shù)發(fā)展緩慢。上世紀中葉誕生了晶體管,因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應(yīng)運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機,它克服了第一代無刷電機的缺陷。


直流無刷電機控制策略


通用自同步無刷直流電動機逆變器和驅(qū)動結(jié)構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng)通常更常用于電壓源逆變器(VSI)。電壓源逆變器的對應(yīng)物是電流源逆變器(CSI)。 VSI因其成本,重量,動態(tài)性能和易于控制CSI而被廣泛使用。兩個逆變器之間的重量和成本的差異是由于VSI使用電容器進行DC耦合,而CSI需要整流器和逆變器之間的龐大的電抗器。在動態(tài)響應(yīng)能力方面,VSI也與CSI不同。因為大型電抗器的作用是滿足CSI作為恒流源的恒定換向角的需要,以防止電動機繞組中的電流快速變化,并抑制電動機的高速伺服操作。這將增加驅(qū)動系統(tǒng)中阻尼器的尺寸。 CSI期望的恒定電流控制和恒定轉(zhuǎn)矩控制性能也可以通過VSI中的內(nèi)部電流控制回路中的滯后電流控制來近似。

術(shù)語“自同步”是指定子相電流脈沖與電動機的相反電位一致所需的管的正確傳導(dǎo)順序,并且驅(qū)動電路需要立即轉(zhuǎn)子位置信息。

如果僅需要速度控制,則可以移除位置控制器和位置反饋電路。高性能位置控制器通常需要位置和速度傳感器。如果只有位置傳感器而沒有速度傳感器,則需要檢測位置信號的差異,這會導(dǎo)致模擬系統(tǒng)中的噪聲放大;這不是數(shù)字系統(tǒng)中的問題。對于位置和速度控制的無

刷直流電動機,需要位置傳感器或獲取轉(zhuǎn)子位置信息的其他部件。

許多高性能應(yīng)用需要電流反饋來控制轉(zhuǎn)矩。至少,需要吸收電流反饋以防止電動機和驅(qū)動系統(tǒng)的過電流。當增加內(nèi)部電流閉環(huán)控制時,可以實現(xiàn)非??焖俚碾娏髟茨孀兤鞯男阅埽恍枰狣C耦合電抗器,其被稱為電流調(diào)節(jié)電壓源逆變器。驅(qū)動器中的直流電壓調(diào)節(jié)也可以通過像DC電源那樣工作的可控整流器來實現(xiàn),或者通過將PWM信號添加到轉(zhuǎn)換器中的上下開關(guān),或者通過簡單地將其添加到上部或下部開關(guān)。


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