電機(jī)控制- 無刷直流(BLDC) 電機(jī)

作者：時(shí)間：2011-06-28 來源：電子產(chǎn)品世界

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無刷直流 (BLDC) 電機(jī)主推產(chǎn)品簡(jiǎn)介（點(diǎn)擊下載）	器件型號(hào)：RDK_BLDC 器件型號(hào)：DRV8312-C2-KIT （電機(jī)控制評(píng)估套件）器件型號(hào)：TMDSHVMTRPFCKIT （高電壓電機(jī)控制和 PFC 開發(fā)者套件）本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/120844.htm
Stellaris LM3S8971 BLDC Board Data Sheet（點(diǎn)擊下載）	The Stellaris® Brushless DC (BLDC) Motor Control Reference Design Kit (RDK-BLDC) with Ethernet and CAN contains all the necessary hardware and software for you to design, develop, and integrate your BLDC motor applications.
Stellaris LM3S8971 BLDC Motor Control RDK User's Manual（點(diǎn)擊下載）	The Stellaris® Brushless DC (BLDC) Motor Control Reference Design Kit (RDK-BLDC) with Ethernet and CAN contains all the necessary hardware and software for you to design, develop, and integrate your BLDC motor applications.
用戶指南TMS320C2000 Motor Control Primer（點(diǎn)擊下載）	Using the TMS320C2000 DMC to Build Control Systems

　　無刷直流(BLDC) 電機(jī)可以想象成與刷式直流電機(jī)截然相反，其中永久磁性在轉(zhuǎn)子上，而繞線在定子上。因此，該電機(jī)沒有刷子和換向器，消除了與刷式直流電機(jī)產(chǎn)生火花相關(guān)的劣勢(shì)。

　　該電機(jī)被稱為直流電機(jī)，是因?yàn)槠渚€圈通過直流電源驅(qū)動(dòng)，而直流電源是按預(yù)定順序的形式應(yīng)用到不同的定子線圈。這一過程稱為換向。但是，BLDC 并不恰當(dāng)，因?yàn)樵撾姍C(jī)實(shí)際上屬于交流電機(jī)。在電路循環(huán)過程中，每個(gè)線圈中的電流正負(fù)交替。定子一般是凸極結(jié)構(gòu)，旨在產(chǎn)生梯形反電動(dòng)勢(shì)波形，盡可能符合所應(yīng)用的換向電壓波形。但是實(shí)際上很難做到，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)波形通常更像正弦，而非梯形。因此，PMSM 電機(jī)使用的許多控制技術(shù)（如場(chǎng)定向控制）同樣適用于BLDC 電機(jī)。

　　對(duì)BLDC 電機(jī)的另一個(gè)誤解是關(guān)于其如何驅(qū)動(dòng)。不同于開環(huán)步進(jìn)應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)的定子線圈決定轉(zhuǎn)子位置，在BLDC 電機(jī)中，轉(zhuǎn)子位置決定要驅(qū)動(dòng)哪個(gè)定子線圈。定子磁通矢量位置必須與轉(zhuǎn)子磁通矢量位置保持同步（而非相反），以使電機(jī)操作順暢。要實(shí)現(xiàn)這一目的，需要了解轉(zhuǎn)子位置來確定要驅(qū)動(dòng)的定子線圈。現(xiàn)有多種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)這一目的，但最常用的技術(shù)是使用霍爾效應(yīng)傳感器監(jiān)控轉(zhuǎn)子位置。遺憾的是，這些傳感器及其相關(guān)連接器和線束會(huì)增加系統(tǒng)成本，并降低可靠性。

　　為減少這些問題，已有多種技術(shù)開發(fā)出來用于消除這些傳感器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無傳感器操作。多數(shù)技術(shù)依靠在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，從定子繞線的反電動(dòng)勢(shì)波形中提取位置信息。但是，依靠反電動(dòng)勢(shì)傳感的技術(shù)在電機(jī)旋轉(zhuǎn)緩慢或靜止時(shí)便無用武之地，因?yàn)榇藭r(shí)反電動(dòng)勢(shì)波形很弱或根本不存在。因此，我們不斷開發(fā)新技術(shù)，以在低轉(zhuǎn)速或零轉(zhuǎn)速時(shí)從其它信號(hào)中獲取轉(zhuǎn)子位置信息。

　　BLDC 電機(jī)在效率額定值方面占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，一般可達(dá)到95% 左右。當(dāng)前對(duì)新非晶合金材料的研究正在將這一數(shù)字推向新高。已有報(bào)道稱100W 范圍內(nèi)效率為96%。BLDC 電機(jī)還在爭(zhēng)奪“世界最快電機(jī)”之稱，部分電機(jī)速度可達(dá)到數(shù)十萬RPM（其中一項(xiàng)應(yīng)用中已報(bào)道400K RPM）。

　　最常用的BLDC 電機(jī)拓?fù)涫褂? 相定子結(jié)構(gòu)。因此，標(biāo)準(zhǔn)的6 晶體管反向器是最常用的功率級(jí)，如圖所示。根據(jù)運(yùn)行要求（含傳感器與無傳感器、換向與正弦、PWM 與SVM 等），有很多方法可驅(qū)動(dòng)晶體管來達(dá)到所需目標(biāo)，不勝枚舉。這對(duì)一般位于微處理器中的PWM 發(fā)生器的靈活性提出了極高要求。好消息是，TI 的電機(jī)控制處理器可輕松滿足這些要求。