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              提升无刷电机【BLDC】的优化控制方案分析

              时间:04-09 00:22 点击:84

              无刷电机的出現使传统式的炭刷和换向器构造获得了提升,但传统式的控制方案却已不具备通用性,在一定水平上限定了无刷电机的运用。文中详细介绍了无刷电机的构造和原理,随后剖析了传统式PID优化算法的理论基础,最终选用模煳PID控制优化算法对无刷电机的控制方案进行了优化提升。

               

              直流无刷电机


              1.无刷电机的原理

              无刷电机主要由电枢绕组、永磁体、定子九州体育娱乐、转子、电子换向器等结构组成,其中电枢绕组组装在定子上,永磁体磁极组装在转子上九州体育娱乐,电子换的应用使传统电机的电刷和换向器不复存在。根据应用场合的不同,电机绕组的相数可以不尽相同九州体育娱乐,转子对数也有多种形式,绕组的连接可以采用星型和封闭型两种,但由于封闭绕组具有较高的损耗,效率也不高,因此大部分无刷电机的绕组采用星型连接。不同型号的电子换相器可能具有不同的结构形式,因此又有桥式换向器和非桥式换向器的区分,其中非桥式换向器结构简单、成本较低,但由于效率不高,实际很少应用,故格式换向器是主流。

               

              电流经过某相定子时会产生逆变交流信号,交流信号在气隙的作用下感应出旋转磁场推动转子运动?;舳衅魇凳辈饬孔游恢貌⒔β士毓苡行虻纪?,驱动无刷电机持续运转九州体育娱乐。根据转子位置和换相关系的不同,功率开关管的导通或截止相序也不同,从而控制无刷电机的正转或反转。

               

                  2.无刷电机PID 算法:模煳控制

              传统的有刷电机需要设计电刷和换向器,因此存在机械摩擦和换相火花等问题九州体育娱乐,导致寿命不长,可靠性也较差。为了解决这一问题,无刷电机应运而生。无刷电机不再采用电刷和换向器结构,取而代之的是电子换相法,因而大大提高了电机的总体性能。然而,这种性能提高是以控制系统的复杂化为代价的。由于无刷电机在结构上较复杂,非线性和时变特性也更加显着,因此传统的 PID 控制算法很难满足精度要求。为此,需要探讨新的控制算法,以适应无刷直流电机日益广泛的应用需求九州体育娱乐。

               

              当前的无刷电机控制系统广泛采用PID算法,所谓PID控制算法就是由比例、积分、微分三部分组合在一起,动态地修正系统误差的一种控制体系九州体育娱乐。如果被控制对象的数学模型可以被准确地描述,那么PID久可以获得很高的控制精度。此外,PID控制算法还简单易行、调试方便、可靠稳定、动态性能好等许多优点,因而成为运动控制领域中应用最为普遍的方案。


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