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无刷直流电机经典换相方式

经典换相方式——矢量控制

1、引言

你希望在你的新产品中使用无刷伺服电机吗?平时,我们可能也常碰到一些关键词,例如“梯形波式”,“正弦波式”和“矢量控制”。只有当你了解了他们的真正含义,才能在你的新设计中选择正确的产品。

在过去的十年甚至二十年中,伺服电机市场已经从有刷伺服转变成无刷伺服的市场,这主要是由无刷伺服的低维修率和高稳定性所决定的。在这十几年中,驱动部分在电路和系统方面的技术已发展的非常完善。控制方式也已经完全可以实现那些关键词所描述的功能。

大部分的高性能的伺服系统都采用一个内部控制环来控制力矩。这个内部的力矩环通过和外部的速度环和位置环的配合以达到不同的控制效果。外部控制环的设计是与匹配的电机没有关系的,而内部的力矩环的设计则与所匹配的电机的性能息息相关。

有刷电机的力矩控制是非常简单的,因为有刷电机自身可完成换相工作。所输出的力矩是和有刷电机两极输入的直流电压成正比的。力矩也可通过P-I控制回路轻松地得到控制。P-I控制回路的主要功能就是通过检测电机实际电流和控制电流之间的偏差,实时地调整电机的输入电压。

图1

由于无刷电机自身没有换相功能,所以相对应的控制方式就比较复杂。无刷电机有三组线圈,有别于有刷电机的两组线圈。为了获得有效的力矩,无刷电机的三组线圈必须根据转子的实际位置进行相互独立的控制。这种驱动方式就充分地说明了对无刷电机控制的复杂性。

2、无刷电机基础

简单来说,无刷电机主要由旋转的永磁体(转子)和三组均匀分布的线圈(定子)组成,线圈包围着定子被固定在外部。电流流经线圈产生磁场,三组磁场相互叠加形成一个矢量磁场。通过分别控制三组线圈上的电流大小,我们可以使定子产生任意方向和大小的磁场。同时,通过定子和转子磁场之间的相互吸引和排斥,力矩便可自由地得到控制。

无刷直流电机经典换相方式

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