2
几个术语解释
T3
T5
T1
D1
D3
D5
Ud
Cd A
B
C
T4
T6
T2
D4
D6
D2
ia
ib
ic
ea
eb
ec
o
3
+
位置传 感器
-
无刷直流电机的组成
B ’
C
V1
V2
AC ’ B
A ’
V3
无刷直 流电机
无刷直流电机组成部分： 电机本体、位置传感器、 电子开关线路；
电机本体在结构上与永磁 同步电动机相似；
0 L M iC eC
7
无刷直流电机的数学模型
u AN R 0 0 iA L M 0
u BN
0
R
0
iB
p
0
LM
0 iA eA uON
0
iB
eB
u
ON
uCN 0 0 RiC 0
0 L M iC eC uON
uON
eAN
eBN
eCN eA
3
eB
13
无刷直流电机的换流模式
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420
0 60 120 180 240 300 360 420
（1） pwm-on型调制方式 （2）on-pwm型调制方式
14
无刷直流电机的换流模式
ia
t
PWM b
t
ib
t
PWM c
t
ic
t
T4 T4 T6 T6 T2 T2 T4
0 60 120 180 240 300 360 420
HALL状态 导通功率管
101 100 110
T3T4
T4T5 T5T6
010 011 001
T6T1 T1T2
T2T3
35
无刷直流电机的制动控制
T
1
T3
T5
HALL状态 101 100 110 010 011 001
导通功率管 T4 T4
T6
T6
T2
T2
32
无刷直流电机的制动控制
T1
T3
T5
T1
T3
T5
D1
D3
D5
D1
D3
D5
Ud
Ud
T4
T6
T2
D4
D6
D2
T4
T6
T2
D4
D6
D2
O
T4开通时电流流向
O
T4关断时的电流流向
33
无刷直流电机的制动控制
主要内容
一、几个术语解释（极对数、相数、电角度、电角频率、
相电压、线电压、反电动势）
二、无刷直流电机的运行原理
（运行原理、数学模型）
三、无刷直流电机的基本控制方法
（各参数相互关系、换流过程与换流模式）
四、车用无刷直流电机及其控制系统
（基本控制、弱磁控制）
1
几个术语解释
• 极对数（2 p）：电机转子中N-S极的对数，2，3，4，…… • 相数（m）：电机绕组个数，3，6，12，……
Halla Hallb
Hallc 101 100 110 010 011 001 101
PWM a
t
PWM b
t
PWM c
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
无刷直流电机的电
ea
t 流和感应电动势具有以
下特点：
eb
t
（1）感应电动势为
ec
t 三相对称的梯形波，其
波顶宽为 120
ia
t
（2）电流为三相对
ib
t 称的方波；
ic
t
（3）梯形波反电势
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
与方波电流在相位上严 格同步。
6
无刷直流电机的数学模型
采用理想化的直流无刷电机用状态方
R
LM
程表示的数学模型，电流为理想的方波， uA
反电势为理想的梯形波，并作如下假设：
C'
B'
A d) 60o
A
120o
e)
A'
B r
C' A 60o c) A'
B
r
C'
A
120o
f)
a) 0度（换相前） b) 0度（换相后） c) 60度（换相前） d) 60度（换相后） e) 120度（换相前） f) 120度（换相后）
5
HALL状态与PWM、三相反电势和三相 相电流的对应关系
T1
T3
T5
T1
T3
T5
D1
D3
D5
D1D3Leabharlann D5UdUd
T4
T6
T2
D4
D6
D2
T4
T6
T2
D4
D6
D2
O
T6开通时电流流向
O
T6关断时的电流流向
34
无刷直流电机的制动控制
Halla
ea
t
Hallb
eb
t
Hallc
ec
t
101 100 110 010 011 001 101
PWM a
t
T
1
T3
T5
D1
D3
D5
D1
D3
D5
Ud
Ud
T4
T6
T2
D4
D6
D2
T4
T6
T2
D4
D6
D2
O
T3、T4关断时电流流向
O
T4、T5导通时的电流流向
36
无刷直流电机的制动控制
T1
T3
T5
T1
T3
T5
D1
D3
D5
D1
D3
D5
Ud
Ud
T4
T6
T2
D4
D6
D2
T4
T6
T2
D4
D6
D2
O
O
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420
0 60 120 180 240 300 360 420
（5）L_pwm-H_pwm型调制方式 （6）on-on型调制方式
16
无刷直流电机的仿真结果
(N)
400(A) (N)
D4
D6
D2
O
T1、T2同时导通
O
T1、T2同时关断
24
双侧调制上桥臂换向过程分析
T1
T3
T5
D1
D3
D5
Ud
T4
T6
T2
D4
D6
D2
T1
T3
T5
D1
D3
D5
Ud
T4
T6
T2
D4
D6
D2
O
T2、T3同时导通
25
O
T2、T3同时关断
不同调制方式的转矩脉动对比分析
功率管开通，转矩脉动相同； 功率管关断，单侧调制转矩脉动大于双侧调制转矩脉动； 单侧调制存在相见续流现象，换相时间长； 双侧调制引入直流母线电压到续流回路，产生反电压，换相
400(A)
-200(A)
-200(A)
（1）pwm-on型调制方式 （2）on-pwm型调制方式
17
无刷直流电机的换流模式
(N)
400(A) (N)
400(A)
-200(A)
-200(A)
（3）H_on-L_pwm型调制方式 （4）H_pwm-L_on型调制方式
18
无刷直流电机的换流模式
(N)
400(A)
转矩脉动仿真结果
调制方式
上桥 下桥
pwm-on
20％ 20％
on-pwm
30％ 30％
-200(A) H_pwm-L_on 18.5％ 37.5％
（5）L_on-H_pwm型调制方式
H_on-L_pwm
H_pwmL_pwm
33.8％ 15.4％ 42.4% 42.4%
19
无刷直流电机的换流模式
20
无刷直流电机的电路模型
Halla
ea
t
Hallb
eb
t
Hallc
ec
t
101 100 110 010 011 001 101
PWM a
t
ia
t
PWM b
t
ib
t
PWM c
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
ic
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
10
无刷直流电机的相电流分析
11
无刷直流电机的换相电流
iA
Is
U
dc2 E s 3LM
t
iB