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              无刷直流电机:方波驱动与正弦波驱动的区别

              时间:03-17 20:43 点击:66

              三相无刷直流电机绕组最普遍的是采用三相绕组,三相绕组有星形接法和三角形接法九州体育娱乐,两种方式各有优劣,航模与无人机动力无刷直流电机常用的方式为三角形接法,小尺寸电机会采用星形接法。

               

              无刷直流电机是电机与控制技术相结合的产品,电调控制电机的运行,从电流驱动的角度看,无刷直流电机可以分为方波驱动和正弦波驱动。通常我们将方波驱动的电机称之为无刷直流电机(BLDC),正弦波驱动的电机称之为永磁同步电机(PMSM)。

               

              无刷直流电机和永磁同步电机的基本结构相同,主要区别在于控制器电流驱动方式不同。无刷直流电机是方波电流驱动,永磁同步电机是正弦波电流驱动。我们要将电机的气隙磁密波形与驱动电流波形相匹配,才能发挥出电机更好的性能。因此,无刷直流电机的气隙磁密波形也要设计成方波,而永磁同步电机气隙磁密波形则要设计成正弦波。

               

              无刷直流电机永磁同步电机在性能上,在转矩平稳上存在着较大的差异。电机运行时的转矩波形有许多因素造成,齿槽效应是无刷直流电机和永磁同步电机转矩波动的共同因素。目前减小齿槽效应的措施也有多种,常见的如定子斜槽、转子斜极、分数槽等。在理想情况下,无论是无刷直流电机还是永磁同步电机,电流与转矩的特性曲线是呈线性变化的,不管电机运转在任何位置都不会有转矩波动九州体育娱乐。在实际情况下,由于无刷直流电机的绕组存在电感九州体育娱乐,它妨碍了电流的快速变化。在换相过程中,电流从最大值到最小值、最小值到最大值切换过程需要一定时间。

               

              因此九州体育娱乐,输入到无刷电机中的电流波形是梯形而不是矩形的。正是这种偏离导致无刷直流电机存在换相转矩波动。在永磁同步电机中驱动器换相转矩波动几乎是没有的,它的转矩波动主要是由电流纹波造成的,而且在高速运转时,这些纹波转矩将会随着转子的惯性过滤掉。

               

              永磁同步电机转矩波动要小于无刷直流电机,因此运行更细腻柔和。但在功率密度上九州体育娱乐,无刷直流电机要比同体积的永磁同步电机高。有前人做过计算,同体积的无刷直流电机要比永磁同步电机高出约15%的输出功率,这意味着九州体育娱乐,当两者的额定转速相同时,无刷直流电机能够获得15%的电磁转矩的增加。如果两种电机都在恒转矩模式下运行,无刷直流电机单位电流产生的转矩要比永磁同步电机要高。综合两种电机的特点,当使用场合对重量或空间有严格要求,且运行平稳性要求不高时,宜采用无刷直流电机,若对电机有高的稳速精度要求时,应采用永磁同步电机。

               

              由于正弦波永磁同步电机无论在运行原理、控制及功能上都比方波永磁同步电机更接近其他的交流电机九州体育娱乐。永磁同步电机最基本的控制方式使矢量控制,这需要对电机的转矩和磁通进行解耦,诸多种需要实现的控制特性,如功率角、功率因素、恒磁链、最大单位电流转矩九州体育娱乐、功率和磁通的相位角九州体育娱乐、恒功率损耗以及最大效率都需要通过矢量控制器得以实现,因此相应地出现了多种控制策略九州体育娱乐。


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