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电机控制—无刷直流电机

无刷直流电机可以想象成与有刷直流电机截然相反,其中永久磁性在转子上,而绕线在定子上。因此,该电机没有刷子和换向器,消除了与有刷直流电机产生火花相关的劣势。

直流电机是因为其线圈通过直流电源驱动,而直流电源是按预定顺序的形式应用到不同的定子线圈,这一过程称为换向。但是,无刷直流并不恰当,因为该电机实际上属于交流电机。在电路循环过程中,每个线圈中的电流正负交替。定子一般是凸极结构,旨在产生梯形反电动势波形,尽可能符合所应用的换向电压波形。

对无刷直流电机的另一个误解是关于其如何驱动。不同于开环步进应用中驱动的定子线圈决定转子位置,在无刷直流电机中,转子位置决定要驱动哪个定子线圈。定子磁通矢量位置必须与转子磁通矢量位置保持同步(而非相反),以使电机操作顺畅。要实现这一目的,需要了解转子位置来确定要驱动的定子线圈。现有多种技术可实现这一目的,但最常用的技术是使用霍尔效应传感器监控转子位置。遗憾的是,这些传感器及其相关连接器和线束会增加系统成本,并降低可靠性。

为减少这些问题,已有多种技术开发出来用于消除这些传感器,进而实现无传感器操作。多数技术依靠在电机旋转时,从定子绕线的反电动势波形中提取位置信息。但是,依靠反电动势传感的技术在电机旋转缓慢或静止时便无用武之地,因为此时反电动势波形很弱或根本不存在。因此,我们不断开发新技术,以在低转速或零转速时从其它信号中获取转子位置信息。

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