电力拖动运动控制系统 教学课件 作者 丁学文 第7章.pptVIP

反馈模式:例如，VT1和VT6一起斩波，当VT1和VT6 导通时，A相和B相电流上升，因为Ud2Ep；当VT1和VT6 关断时，电流下降，电流通过VD3和VD4反馈回电源。平均电机相电压Uav由占空比决定,平均电机相电压为 Uav=Ep+IavRs （7-35） 在启动一台120o连续导通型BLDM时，为限制启动电流，可以使用PWM模式。使用PWM限流模式将无刷直流电动机升到全速，然后切换到120o连续导通模式。PWM模式也可以用来对无刷直流电动机进行连续调速。 3.机械特性 不难想象,BLDM有类似直流电动机的转矩-速度曲线. 是一条下倾的直线,下倾的原因是Rs上的压降。用斩波的方法调节电压Ud(ρUd)就可以调节空载速度,对应不同ρUd时的一组机械特性曲线也示于图7-30中。 图7-30 标幺化机械特性曲线 4.无刷直流电动机的动态数学模型 作如下简化：不考虑磁路饱和；不计涡流和磁滞损耗；转子上没有阻尼绕组。定子三相绕组的电压方程可以表示为式（7-45） 式中Rs为定子每相电阻；p为微分算子；eA、eB、eC为三相电势（梯形波）；L为各相自感；M为任意二相之间的互感。 （7-45） 由于电动机无中性线星形连接，所以 （7-46） 可得 M iB+M iC=-M iA M iA+M iC=- M iB M iB+M iA=-M iC （7-47） 将式（7-47）代入式（7-45），整理得到 根据式(7-48)可以画出无刷直流电动机的动态等效电路如图7-31所示，为定子电阻Rs、等效定子电感L-M、梯形波反电动势相串联。 （7-48） 可见，无刷直流电动机的动态数学模型明显比异步电动机简单，无需矢量变换就能达到直流电动机（本质上就是直流电动机）的控制水平。 返回67 R60 图31无刷直流电动机等效电路 ω ρUd + - 2Ep i Te + - TL 图7-32 无刷直流电动机动态结构图 无刷直流电动机有和直流电动机相似的转矩方程,不难想象,其调速系统也应该类似直流调速系统。要求不高时,采用开环控制；要求高时,可采用转速、电流双闭环控制。根据图7-31所示动态等效电路,可以画出无刷直流电动机的动态结构图7-32。图中Tl—电枢回路时间常数(Tl=(L-M)/Rs)。 5.无刷直流电动机闭环控制 图7-33示出了一个速度闭环无刷直流电动机调速系统。一组二位式位置检测器安装在定子侧靠近转子极的边沿，用来产生180o宽、相位差为120o的三路方波编码信号。一个解码器将三路编码信号转换成三相对称120o宽的交变方波信号。速度调节器的输出是电流给定信号Id*,Id*与来自解码器的三路交变方波信号相乘得到三相电流给定iA*、iB*、iC*.逆变器采用电流跟踪PWM技术,任何时刻使能二相。例如,解码器使能A相正极性、B相负极性,开关器件VT1、VT6同时导通,相应增加+ia、-ib。当相电流达到或者超过电流滞环宽度时,二只管子同时关断,使电流通过二极管反馈回直流电源。 × 返回 图7-33 速度闭环无刷直流电动机调速系统（PWM反馈模式） 图7-34示出了一种低成本功率集成电路(PIC),包括主电路和控制保护电路,专门用于无刷直流电动机PWM续流模式调压调速。图中虚线框内为PIC模块,虚线框外为梯形波永磁同步电动机。电动机上安装有霍尔式位置传感器,用来检测转子位置。集成电路除了六路IGBT主开关元件外,还有处理霍尔位置信号的解码电路、电流滞环控制电路、续流模式PWM斩波电路等。图中简单地使用一个低阻值的接地电阻R检测电流。速度外环没有画出,所示电流给定Id*来自速度调节器的输出。霍尔转子位置传感器安装在定子侧靠近转子极的位置,借检测转子永磁体的磁场获取转子位置信息。 频率给定ω1*的突然变化可能造成同步电动机失步。为了在变速时不失步,需要限制ω1*的变化率,允许的最大加、减速能力受以下方程支配： （7-22） 从而可以导出最大加、减速如下