BLDC以及霍尔位置传感器驱动设计.ppt

OVDCOND寄存器的值由霍尔传感器输出的二进制编码绕组通电顺序决定。 A+C- A+B- C+B- C+A- B+A- B+C- 例1 由单片机控制的BLDC系统： 例2 单片三相无刷直流电动机控制器SI9979 SI9979特点 霍尔传感器输入信号处理，60及120度间隔选择，提供霍尔传感器电源。 自动换相功能 集成逆变器高端驱动 PWM输入及处理 电流限制，欠电压保护 20到40电源电压 例3: 由DSP控制的BLDC系统 BLDC的特点 与DC电机比较：由于没有电刷的机械摩擦，使其具有高可靠性、高效率、免维护、无噪声、高速度范围、容易散热等优点。 与ASMS电机比较：控制简单，成本低。 力矩波动比DC电机及ASMS电机大。 适应于对制造成本较敏感，而对性能要求不是特别高的场合。 思考题 说明BLDC的旋转磁场是如何产生的 与直流伺服电机和交流永磁伺服电机比较，直流无刷伺服电机有什么特点？ * * * * PMSM的问题 控制比直流伺服电机要复杂的多； 要想实现力矩控制，必须有角位置传感器，以测量d-q坐标系的旋转角； 反电势必须是正弦波的，这对电机制造及工艺提出了较高的要求。 反电势必须是正弦波的才能产生正弦电流 3.3 无刷直流电动机 （Brushless Direct Current Motor ,BLDC） 1、无刷直流电动机结构 2、无刷直流电动机工作原理 3、无刷直流电动机电机特性 4、PWM控制技术 1. 结构 由定子、转子、位置传感器及换相电路组成 定子采用叠片结构并在槽内铺设绕组的方式 定子绕组多采用三相并以星形方式连接 将永磁体贴装在非导磁材料表面或镶嵌在其内构成。 大部分BLDC采用表面安装方式。 多为2到3对极的。 磁性材料多采用具有高磁通密度的稀土材料，如銣铁硼等 结构上BLDC与PMSM有些相似，但有两点不同： BLDC的转子磁极经专门的磁路设计，可获得梯形波的气隙磁场。而 PMSM的气隙磁场是正弦波的。 BLDC的定子绕组结构使之产生的反电势是梯形波的。而 PMSM绕组结构产生正弦型的反电势。 PMSM定子绕组产生正弦型的反电势 BLDC的定子绕组产生的反电势是梯形波 附：电角度和机械角度 机械角度是指电机转子的旋转角度,由Θm表示； 电角度是指磁场的旋转角度，由Θe表示。 当转子为一对极时，Θm=Θe； 当转子为n对极时，Θe=nΘm。 2. 工作原理 1）旋转磁场的产生 假定电机定子为3相6极，星型连接。转子为一对极。 电流方向不同时，产生的磁场方向不同。 若绕组的绕线方向一致，当电流从A相绕组流进，从B相绕组流出时，电流在两个绕组中产生的磁动势方向是不同的。 6步通电顺序 三相绕组通电遵循如下规则： 每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通； 通电顺序如下： 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C- 6步通电顺序 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C- 每步磁场旋转60度，每6步旋转磁场旋转一周； 每步仅一个绕组被换相。 6步通电顺序 随着磁场的旋转，吸引转子磁极随之旋转。 磁场顺时针旋转，电机顺时针旋转：1→2→3→4→5→6 磁场逆时针旋转，电机顺时针旋转：6→5→4→3→2→1 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C- 2）如何实现换相？ 1.A+B- 2.C+B- 3.C+A- 4.B+A- 5. B+C- 6.A+C- 必须换相才能实现磁场的旋转，如果根据转子磁极的位置换相，并在换相时满足定子磁势和转子磁势相互垂直的条件，就能取得最大转矩。 要想根据转子磁极的位置换相，换相时就必须知道转子的位置，但并不需要连续的位置信息，只要知道换相点的位置即可。 在BLDC中，一般采用3个开关型霍尔传感器测量转子的位置。由其输出的3位二进制编码去控制逆变器中6个功率管的导通实现换相。 开关型霍尔传感器 霍尔元件+信号处理电路=霍尔传感器 利用霍尔效应，当施加的磁场达到“动作点”时，OC门输出低电压，称这种状态为“开”; 当施加磁场达到“释放点” 使OC门输出高电压，称其为“关” 基于这个原理，可制成接近开关。 如果将一只霍尔传感器安装在靠近转子的位置，当N极逐渐靠近霍尔传感器即磁感应强度达到一定值时，其输出是导通状态； 当N极逐渐离开霍尔传感器、磁感应强度逐渐减小时，其输出仍然保持导通状态；只有磁场转变为S极并达到一定值时，其输出