对控制器体积价格性能比要求较高的场合。 无刷直流电机的分类 无刷直流电机的电枢线圈制专用芯片的出现，给无刷直流电机 调速装置的设计带来了极大的便利，这种集成模拟控制芯片控制功能强大而复 杂的模拟控制电路，由于调试难度大，稳定性差，已逐渐被淘汰以微机单片机 为核心构成的数字控制电路调速控制功能强，但存在着运算速度慢的缺陷，般 只适用于复杂的运行控制场合新型电机控成的系统所需外围电路比较简单。且无机械式换相器，现已广泛应用于各种调速 场合。无刷直流电机因其体积小转矩高可靠性高维护方便等优点，在电动自 行车等家用设备中得到了广泛的应用。 以前没有个专用控制芯片能够对霍尔传感器检测出的位置信号进行译码， 它本身更不具备过流过热欠压正反转选择等辅助功能，因此设计者最初采用 分立元件组成的庞大的模拟电路来对它进行控制，使得系统的设计调试相当复杂， 而且要占用很大面积的电路板，有时候与把控制器内嵌到电机内部的要求相矛盾。 后来公司，然后去驱 动般的异步电动机或同步电动机，它采用控制逆变器的频率来控制电动机的速 度，因此它们具有异步电动机或同步电动机的各种运行特性。更般的是无刷直流 电动机系统可以分为方波驱动和正弦波驱动。 无刷直流电机的工作原理 从实质上讲，所谓无刷电机，就是通过半导体变流装置将工频的电源功率转 变为频率可变的交流电功率，对同步电机进行变频调速的系统。与般的交流异步 电机不同，无刷电机在运行过程中，转子磁场的转速与定子电流产生的旋转磁场 的转速相等，即保持同步。 具有交流电动机特性的无刷直流电动机 这类电动机由直流电源供电，但通过逆变器将直流电变换成交流电 后来公司研制了无刷电机控制专用芯，它集译码过流过热 欠压正反转选择等诸功能于身，组计者最初采用 分立元件组成的庞大的模拟电路来对它进行控制，使得系统的设计调试相当复杂， 而且要 以前没有个专用控制芯片能够对霍尔传感器检测出的位置信号进行译码， 它本身更不具备过流过热欠压正反转选择等辅助功能，因此设无刷直流电机因其体积小转矩高可靠性高维传感器等组成，既具有交流电机结构简单运行可靠维护方便的特点， 又具有直流电机良好的调速特性，并且无机械式换相器，现已广泛应用于各种调速 场合。部分内容简介机电体化电机。部分内容简介机电体化电机。该电机由定子转子和转子位置检测 元件霍尔传感器等组成，既具有交流电机结构简单运行可靠维护方便的特点， 又具有直流电机良好的调速特性，并且无机械式换相器，现已广泛应用于各种调速 场合。无刷直流电机因其体积小转矩高可靠性高维护方便等优点，在电动自 行车等家用设备中得到了广泛的应用。 以前没有个专用控制芯片能够对霍尔传感器检测出的位置信号进行译码， 它本身更不具备过流过热欠压正反转选择等辅助功能，因此设计者最初采用 分立元件组成的庞大的模拟电路来对它进行控制，使得系统的设计调试相当复杂， 而且要占用很大面积的电路板，有时候与把控制器内嵌到电机内部的要求相矛盾。 后来公司研制了无刷电机控制专用芯，它集译码过流过热 欠压正反转选择等诸功能于身，组成的系统所需外围电路比较简单。 无刷直流电机控制器结构有多种形式，最初是采用分离元件组成的庞大而复 杂的模拟控制电路，由于调试难度大，稳定性差，已逐渐被淘汰以微机单片机 为核心构成的数字控制电路调速控制功能强，但存在着运算速度慢的缺陷，般 只适用于复杂的运行控制场合新型电机控制专用芯片的出现，给无刷直流电机 调速装置的设计带来了极大的便利，这种集成模拟控制芯片控制功能强保护功能 完善工作性能稳定，组成的系统所需外围电路简单抗干扰能力强，特别适用于 工作环境恶劣对控制器体积价格性能比要求较高的场合。 无刷直流电机的分类 无刷直流电机的电枢线圈是经由电子换向器接到直流电源的，因而可以归为直 流电机的种。近年来，有人从供电变流器的角度将它归为交流同步电机的种， 因为无刷直流电机的转速变化以及电枢绕组中的电流变化是和变流器的频率致 的。因此，按照它们的工作特性，可以把无刷直流电机分为以下两类 具有直流电动机特性的无刷直流电动机 这类电动机有直流电源供电，借助位置传感器来检测主转子的位置，所检测出 的信号去触发相应的电子换向线路以实现无接触式换流。显然这种无刷直流电机与江苏食品职业技术学院毕业设计论文 普通有刷直流电机相似，具有效率高起动性能好和调速性能好等优点。 具有交流电动机特性的无刷直流电动机 这类电动机由直流电源供电，但通过逆变器将直流电变换成交流电，然后去驱 动般的异步电动机或同步电动机，它采用控制逆变器的频率来控制电动机的速 度，因此它们具有异步电动机或同步电动机的各种运行特性。更般的是无刷直流 电动机系统可以分为方波驱动和正弦波驱动。 无刷直流电机的工作原理 从实质上讲，所谓无刷电机，就是通过半导体变流装置将工频的电源功率转 变为频率可变的交流电功率，对同步电机进行变频调速的系统。与般的交流异步 电机不同，无刷电机在运行过程中，转子磁场的转速与定子电流产生的旋转磁场 的转速相等，即保持同步。无刷电机的频率不是调节的，而是受安装在转子轴 上的位置检测器的控制。随着转子位置的不同，位置检测器产生的信号也不同，这些 信号经过处理后用来控制逆变桥的正确换流，从而改变电机定子绕组电流的频率， 即控制电机转速。 般所说的有刷直流电动机是指具有换向器和电刷的直流电动机。在这种电动 机中定子侧安装固定主磁极和电刷，转子侧安放电枢绕组和换向器。直流电源的电 能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流与主磁场相互作用产 生转矩，带动负载。然而由于电刷和换向器的存在，结果产生了系列致命的弱点 结构复杂，可靠性差，故障多，需要维护，维护又困难，寿命短换向火花形成电磁干 扰。无刷直流电动机就是在保留有刷直流电动机的优良性能的基础上，为去除电刷 和换向器而研究开发的。由于无刷直流电动机没有电刷和换向器，它的绕组里电流 的通断是通过电子换向电路及功率放大器实现的。要在电动机中产生恒定方向的电 磁转矩，就应使电枢电流随磁场位置的变化而变化。为实现这点，就需要确认磁极 与绕组之间的相对位置信息。般采用位置传感器来完成，由位置传感器将转子磁 极的位置信号转换成电信号，然后去驱动功率器件，控制相应绕组电流的通断。与有 刷直流电动机不同，无刷直流电动机的永久磁钢磁极安放在转子上，而电枢绕组安 装在定子上。位置传感器也有相应的两部分，转动部分和电动机本体中转子同轴连 接转动部分通常由电机转子代替，固定部分与定子相连。如图所示，在电动 机装配过程中，首先调整好位置传感器的三个信号元件与电机定子三相 绕组之间的相对位置，使得转子磁场转到定子相绕组下时，该相绕组江苏食品职业技术学院毕业设计论文 才导通，以保证转子磁极下的限电 压提供参考地，该管脚连接到电流检测电阻的底端。故障输出端是当下列的任或 多个条件满足时，集电极开路输出端被触发而变为低无效的传感器输入码，电流 检测超过，低电压锁定或热关断。输出使能管脚为低时允许马达运行，为高 时马达运行停止。保护电路则通过欠压和过流保护实现，欠压保护通过电源分压与 参考电压做比较，当电源电压小于参考电压时关闭电机输出，从而起到保护电机的 作用。而过流保护也是同样的道理，当相线电流超过电机能够承受的最大限值时， 即刻关断。而刹车电路是通过个光电耦合器来实现的。 驱动部分框图结构如图所示 欠压保护 驱动三相桥 无刷电机 过流保护 刹车信号光耦 调速信号 控制信号江苏食品职业技术学院毕业设计论文 图无刷直流电机驱动系统 驱动部分的工作过程为无刷直流电机的转子位置传感器输出信号 在每电角度内给出个组合代码，换向控制逻辑电路接收这六个组合代码，并对 其进行译码处理，给出电子换向器主回路中个开关管的驱动控制信号。 给出的个代码顺序与电动机的转动方向有关，如果转向反了，代码出现的顺序 也将倒过来。个驱动信号在中包括个顶部驱动和个底部驱动，整个驱动 电路用个来驱动个，通过上下管的导通来控制电机的转动。 各单元结构间的关系 通过以上分析我们了解了各个模块的基本功能与作用，现在分析各个模块之间 的关系。首先控制模块控制整个电路，包括调速和刹车电路，分别通过可变电阻的 调节和光耦来控制实现。驱动模块是用个驱动个来控制电机的 转动，而保护模块包括过流与欠压保护，分别接到使能开关上随时控制电 机的关断。电源模块则为整个电路提供电源。控制模块是整个电路的中枢神经，包 括了关键的换相电路和调速电路，驱动模块是整个系统的执行单元，驱动的好坏直 接影响到电机转动的平稳性。保护模块为电机的正常运行提供了保障，旦遇到过 流和欠压的情况，电机停转，以防止异常情况对电机以及蓄电池造成损伤。因此， 各个功能模块之间都是相辅相成的关系，任何个部分都不能缺少，它们共同构成 个完整的电动自行车控制系统。 驱动三相桥 无刷电机 位置传感器 脉宽 调制器 换 向 控 制 器 逻 辑 电 路 江苏食品职业技术学院毕业设计论文 控制器的设计 芯片的介绍 的发展背景 是美国安森美公司开发的高性能第二代单元无刷直流电机控器，它包 含开环三相或四相电机控制所需的全部有效功能。该器件由具有良好整流序列的转