永磁直流无刷电机的检测有哪些?

永磁直流无刷电机的检测有哪些?,第1张

1、永磁直流无刷电机检测基本参数有:额定电压,额定功率,额定力矩,负载电流,负载转速,空载电流,空载转速,额定负载下最大工作点效率及功率,阻尼系数,粘性阻尼系数,功率因数,反电动势系数,结构参数还有包括,定子槽数,矽钢片厚度,绕线方式等等。
2、永磁无刷电动机可以看做是一台用电子还相装置取代机械换相的直流电动机,永磁永磁直流无刷电动机结构直流无刷电动机主要由永磁电动机本体、转子位置传感器和电子换向电路组成。无论是结构或控制方式,永磁直流无刷电动机与传统的直流电动机都有很多相似之处:用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极;用具有多相绕组的定子取代电枢;用由固态逆变器和轴位置检测器组成的电子换向器取代机械换向器和电刷检测。

直流电动机以其优秀的线形机械特性、较宽的调速范围、大的启动转矩、控制方法较简单等优点,在各种驱动、伺服系统中有着广泛的应用[1],但传统的直流电机中的电刷和换向器由于直接接触、摩擦造成的磨损、火花、噪声等是一个不可忽视的问题。永磁无刷直流电机(PMBLDCM,以下直接简称为BLDCM)利用电子换向替代了机械换向,没有磨损、火花,噪声大大减小,目前有着大量的应用,但如何实现最低成本的最优化控制,迄今为止尚无完美的解决方案。本文给出了较之大部分控制方法成本更加低廉、结构更加简单的解决方案,并通过实验进行了验证。
对于无刷直流电机,控制方法的核心是要获得电机位置或速度的实时信息。目前获得位置、速度信息的方法主要有两种:1依靠霍耳元件或者码盘来获得位置、速度信号[2],这种方法比较直观简单,但是存在如下问题:增加了器件成本,在无法加装传感器的时候无效;2无传感器(Sensorless)方法,即不加装传感器,目前主要有反电动势过零检测法[3][4]、三次谐波分析法[5]、Kalman预测法[6],而这几类方法大都局限于反电动势为梯形的BLDCM,而且有的需要加装特别的外部电路[3][4],在一些场合下无法实现;有的算法复杂,会造成较大的实时误差[6],也不是很实用。目前一些公司如NEC,Renesas已经开发出了针对正弦反电动势BLDCM的无传感器的控制芯片,但是价格贵,调试繁琐,升级不方便是很大的问题。本文给出了一种新的针对正弦反电动势电机的控制方法,控制采用了TI公司DSP芯片(TMS320LF2407A),核心代码完全用C语言开发,便于调试、升级,同时实现了很好的启动和调速功能,并对整个电路进行了最大的简化,无需加装特别的采样电路,利用系统中的电路保护电阻完成对电流的采样。
2系统结构综述 参考图1,本系统中通过单电流采样,在DSP中实现电流鉴别算法和滤波算法,得到对应的三相电流,通过速度位置估算算法计算出电机转子的当前位置和速度,然后利用PI反馈算法生成新的PWM作用于电机之上,完成一个控制流程。这样循环往复,实现了电机从启动到正常运转以及调速的功能,下面将分别阐述各部分的原理与实现。
图1 BLDC控制系统示意图 3单电流采样的实现 如图2所示,电机的驱动采用了七段式的空间矢量法(SVPWM,Space Vector PWM),利用六个依次相差60度的基本矢量和全0矢量(与全1矢量等效),根据不同的作用时间合成按给定转速作圆周转动的旋转矢量。
图2 SVPWM波形生成及单电流采样示意图 从上图中我们可以看出,一个SVPWM周期可以划分成七个小的时间段(此即七段法名称的由来),不同的时间段对应不同的开关管控制电压,不同的控制电压造成了逆变电路率开关管不同的通断状态,而不同的通断状态则对应着不同的电流流向,因此只要我们知道了当前的电流流向状态,就可以从两次不同时间的采样电流(分别对应若干电流之和)中提取出需要的电流。以第0扇区为例(如图2右侧所示),在第一次电流采样中得到了Iu,第二次得到了(Iu+Iv),由于在很短的时间内,电流不会发生突变,这样就可以根据(Iu+Iv+Iw=0)推算出三相电流,完成了单电流采样(One-shunt current detection)。
这一算法简洁明了,但也存在着一定的问题:第一,在采样的过程中往往会引入较多的噪声,需要进行滤波;第二,存在扇区边界切换问题,我们从图2中可以看出,在旋转矢量跨越边界的时候,由于某一基本矢量作用时间太短会导致采样无法完成,这个时候,可以通过限制作用时间最小值来保证采样过程正常进行,但这样必然会使生成的正弦波发生畸变,我们通过简单的滤波(例如限制两次电流采样值的差异幅值,根据历史值修正新值等)去掉畸变点,可以实现很好的效果。
实际采样以及滤波处理结果如下(图3),从图中可以看出通过滤波达到了很好的电流检测效果,完全可以满足进一步的控制需求。
图3单电流采样电流结果(未滤波与滤波后的比较) 4无位置、速度传感器下电机控制方法详述 这里将从电机的初始化启动、正常运转和调速三个方面叙述电机控制的全过程,并给出电机控制算法的流程图,让读者更能够从整体上了解这一控制方法。
启动过程:由于整个系统没有传感器以获得电机的实际位置,如果从任意位置启动,可能会造成电机反转甚至启动完全失败,因此需要对电机转子位置进行初始化,即把后面控制算法中涉及到的转子角度的初始值清零。我们采用的初始化方法是生成一个固定的PWM脉冲序列,该序列的特点是只作用于在某一相,最后将电机锁定于某一磁极,达到了初始化的目的。
正常运转:目前我们采用TI公司的TMS320LF2407A作为控制的DSP,该DSP本身具备PWM 控制寄存器,通过较简单的程序就能完成前面所述的七段法SVPWM波的输出。

原理

工作原理

编辑

无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的,即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点,广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。

无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化,沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置,并在确定的位置处产生位置传感信号,经信号转换电路处理后去控制功率开关电路,按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。

位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机,其磁敏传感器件(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上,用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

采用光电式位置传感器的无刷直流电动机,在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件,转子上装有遮光板,光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机,是在定子组件上安装有电磁传感器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等),当永磁体转子位置发生变化时,电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号(其幅值随转子位置而变化)

扩展资料

特点

1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速;

2、具有传统直流电机的优点,同时又取消了碳刷、滑环结构;

3、可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载;

4、体积小、重量轻、出力大;

5、转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小;

6、无级调速,调速范围广,过载能力强;

7、软启软停、制动特性好,可省去原有的机械制动或电磁制动装置;

8、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速耗,综合节电率可达20%~60%。

9、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单;

10、耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长;

参考资料

百度百科无刷电机

1、断电,把电机的接线头裸露出来,最好是拆掉电机的电源线,避免干扰,准备测量。

2、将万用表调到欧姆Ω档(电子式的可调到测通断档,指针万用表调到20k),红黑表笔轻轻碰一下,万用表归零。

3、红黑表笔分别接触电机的两个接线头(三相电机,两表笔要分别对电机的三个接线柱两两测量),看万用表上的阻值,数字万用表导通,指针式万用表有阻值(三相电机阻值均匀),说明电机绕组导通,没有阻值,说明电机坏了。

4、测电机绝缘性能,万用表调到兆欧档,红表笔与电机接线头接触好,黑表笔与电机外壳金属部分接触,看万用表读数,一般电机大于2兆欧,绝缘没有问题。


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