f
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7.永磁无刷直流电机
三相六状态绕组与开关管导通顺序表120°导通型
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7.永磁无刷直流电机
永磁无刷直流电动机逆变器的各种控制方式
120 “ 导通型”（两两导通控制方式）； 180 “ 导通型”（三三导通控制方式）； 150 “ 导通型”（两三轮流导通控制方式）；
无刷电机专用驱动电路TDA1621
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7.永磁无刷直流电机
无位置传感器无刷电机专用驱动芯片TDA5142T
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7.永磁无刷直流电机
永磁无刷直流电动机调速系统的组成
无刷直流电动机采用PWM反馈控制方式的闭环调速系统
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7.永磁无刷直流电机
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P
U0 输出信号 V2
R1
遮光盘
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一相导通星形三相三状态
1）H1受光，V1导通，A相 流过电流，产生磁势Fa。
电流路径：电源正极—A相 绕组—V1管—电源负极。 2）电机顺时针转过120度后， H1被遮光，H2受光，V1关 断，V2导通，B相绕组通入 电流，产生磁势Fb。 3）再转过120度，C相导通。
单片机控制永磁无刷直流电动机原理图
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2. 正、反转控制 有刷电机：改变励磁磁场的极性 或电枢电压的极性。 无刷电机：原理相同，但因功率 管的单向导电性，不能靠简单地 改变电源电压极性使电机反转， 而是通过改变绕组的通电顺序来 改变电机转向。
A
Y S n
Z
N C X
1 1 0 0 0
导通管 V4V5 V3V4 V2V3 V1V2 V6V1 V5V6
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2. 无位置传感器控制
无位置传感器控制是指无机械式位置传感器， 即不在无刷直流电动机的定子上直接安装位置传感 器来检测转子位置,而是通过一个检测电路，从硬件 和软件两方面来间接获取转子位置信号。检测得到 转子位置信号以后的控制方法，与有位置感器控制 方法相同。
即：
(T5、T6、T1 ) (T6、T1 ) (T6、T1、T2 ) (T1、T2 ) (T1、T2、T3 ) (T2、T3 ) (T2、T3、T4 ) (T3、T4 ) (T3、T4、T5 ) (T4、T5 ) (T4、T5、T6 ) (T5、T6 )
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U o (V)
U CC
3
2
关 开
霍尔元件 放大 功放
UO 输出
1 0
B RP BH BOP
B(T)
外形
电路原理 霍尔集成电路
开关特性
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(2)电磁式位置传感器
转子磁心 定子磁心
输出绕组
高频励磁输入
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(3)光电式位置传感器
R2 D1 V1
7.永磁无刷直流电机
永磁无刷直流电机
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7.永磁无刷直流电机
一、问题的提出 直流电动机虽然具有优良的调速和起动特性， 但由于存在电刷和换向器，需要经常性维护，并且 会产生火花和电磁干扰，限制了它的应用范围。 近年发展起来的无刷直流电动机就是为了克服 换向器和电刷的滑动接触而发展起来的新型直流电 动机。
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二、无刷直流电动机的工作原理
传统直流电动机的工作原理
磁极静止，电枢旋转 f=IBla，这个力形成 电磁转矩 根据左手定则，线圈 在这个转矩作用下将 按逆时针方向旋转 当载流导体转过180 度后，借助电刷-换 向片改变导体中电流 方向
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相应的定子合成磁势的空间矢量为：
图10.20 无刷直流电动机的定子合成磁势( 180 导通型)
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B.两三导通控制方式(又称为 150 导通型) 开关规律：
每隔 30 换流一次； 任何瞬时有三只开关器件同时导通，然后变为两只开关器 件同时导通，再变回三只开关器件同时导通，……； 每个开关器件导通150°。
7.永磁无刷直流电机
相应的定子合成磁势的空间矢量为：
图10.21 无刷直流电动机的定子合成磁势( 150 导通型)
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7.永磁无刷直流电机
永磁无刷直流电动机的调速 • 改变逆变器直流侧的输入电压实现调压,并利 用来自位置传感器的转子信息控制逆变器的 频率，调节转子转速； • 保持逆变器直流侧输入电压不变，利用来自 转子位置传感器的转子信息和PWM斩波控制 同时调节逆变器的频率和电压，调节转子转 速。 河南科技大学电信学院
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无刷直流电动机原理
转子位 置检测 定子磁极，采用 集中绕组
电机本体
转子磁极
电机本体
驱动电路，逆 变器组成电子 开关
机电一体化产品
转子位置检测 电子开关
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A
V1 D1 V3
D3
V5
D5
ia
C
X
定子绕组采用 整距、集中绕 组
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逆变器结构
星形三相三状态
星形四相四状态
星形三相六状态
封闭三相六状态
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正交两相四状态
封闭四相四状态
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转子位置传感器 (1) 磁敏式位置传感器—霍尔元件
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Fa
A相通电
150°
Fa'
30°
Ff
Ff
Fa Fa
Ff
Fa
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7.永磁无刷直流电机
A相通电
Ff
Ff
B相通电
C相通电
Fa
A相通电
150°
Fa'
30°
Ff
Ff
Fa Fa
Ff
Fa
转子每转过120度，功率管换流一次，定子磁场状态就改变 一次，电机有三个磁状态。每个功率管导通120度（1/3周期）。 磁场为跳跃式步进磁场。因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。 减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六 状态。
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采用PWM电压和电流控制方式
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7.永磁无刷直流电机
电子换向电路部分 换向 信号 逻辑 变换 电路 转子位置 译码电路 电动机部分 转子位置 传感器 永磁电机 本体
功率 开关电路
控制 电路
保护 电路 控制电路部分 控制指令
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永磁 Y 电机
U
V4
ic
Z
V6
V2 D6
D4
D2
H1 H3
ib
H2
B
控 制 电 路
永磁体粘接至 转子表面，呈 隐极式结构
输出
转子位置传感器
直流电源
电子开关
电动机
位置传感器
永磁无刷直流电动机的原理框图
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7.永磁无刷直流电机
电动机本体
1
(a)
2
2 1
(b)
永磁转子结构型式 (a) 表面贴装式； (b) 内嵌式. 1－磁钢； 2－铁心
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7.永磁无刷直流电机
无刷电机专用驱动电路 MC33035
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7.永பைடு நூலகம்无刷直流电机
无刷电机专用驱动电路 MC33035
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7.永磁无刷直流电机
无刷电机专用驱动电路TDA1621
LM621的原理框图
LM621的换相译码真值表
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7.永磁无刷直流电机
B
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7.永磁无刷直流电机
二相导通方式传感器信号与功率管开关导通逻辑关系 正转 H1 H2 H3 反转
1
1 1 0 0 0
0
0 1 1 1 0
1
0 0 0 1 1
导通管 V1V2 V2V3 V3V4 V4V5 V5V6 V6V1
H1
H2
H3
1
0 0 0 1 1
0
0 1 1 1 0
1
(T6、T1 ) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
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7.永磁无刷直流电机
(T6、T1 ) (T1、T2 )
(T2、T3 )
(T3、T4 )
(T4、T5 )
(T5、T6 )
120 0
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7.永磁无刷直流电机
(T6、T1 ) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
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7.永磁无刷直流电机
(T6、T1 ) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
60 0
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(T6、T1 ) (T1、T2 ) (T2、T3 ) (T3、T4 ) (T4、T5 ) (T5、T6 )
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