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[導讀]無刷直流電機通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼,經(jīng)過磁路設(shè)計,可以獲得梯形波的氣隙磁密,定子繞組多采用集中整距繞組,因此感應(yīng)反電動勢也是梯形波的。無刷直流電機的控制需要位置信息反饋,必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計技術(shù),構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng)。控制時各相電流也盡量控制成方波,逆變器輸出電壓按照有刷直流電機PWM的方法進行控制即可。本質(zhì)上,無刷直流電機也是一種永磁同步電動機,調(diào)速實際也屬于變壓變頻調(diào)速范疇。

通常說的交流永磁同步伺服電機具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子,在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動勢波形為正弦,外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波,一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機控制系統(tǒng)常采用自控式,也需要位置反饋信息,可以采用矢量控制(磁場定向控制)或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進控制方式。

兩者區(qū)別可以認為是方波和正弦波控制導致的設(shè)計理念不同。最后明確一個概念,無刷直流電機的所謂“直流變頻”實質(zhì)上是通過逆變器進行的交流變頻,從電機理論上講,無刷直流電機與交流永磁同步伺服電機相似,應(yīng)該歸類為交流永磁同步伺服電機;但習慣上被歸類為直流電機,因為從其控制和驅(qū)動電源以及控制對象的角度看,稱之為“無刷直流電機”也算是合適的。

無刷直流電機通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼,經(jīng)過磁路設(shè)計,可以獲得梯形波的氣隙磁密,定子繞組多采用集中整距繞組,因此感應(yīng)反電動勢也是梯形波的。無刷直流電機的控制需要位置信息反饋,必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計技術(shù),構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng)。控制時各相電流也盡量控制成方波,

逆變器輸出電壓按照有刷直流電機PWM的方法進行控制即可。

本質(zhì)上,無刷直流電動機也是一種永磁同步電動機,調(diào)速實際也屬于變壓變頻調(diào)速范疇。 通常說的永磁同步電動機具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子,在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動勢波形為正弦,外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波,一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機控制系統(tǒng)常采用自控式,也需要位置反饋信息,可以采用矢量控制(磁場定向控制)或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進控制

策略。

兩者區(qū)別可以認為是方波和正弦波控制導致的設(shè)計理念不同。

最后糾正一個概念,“直流變頻”實際上是交流變頻,只不過控制對象通常稱之為“無刷直流電機”。

僅對電機結(jié)構(gòu)而言,二者確實相差不大,個人認為二者的區(qū)別主要在于:

1 概念上的區(qū)別。無刷直流電機指的是一個系統(tǒng),準確地說應(yīng)該叫“無刷直流電機系統(tǒng)”,它強調(diào)的是電機和控制器的一體化設(shè)計,是一個整體,相互的依存度非常高,電機和控制器不能獨立地存在并獨立工作,考核的也是他們整體的技術(shù)性能。而交流永磁同步電機指的是一臺電機,強調(diào)的是電機本身就是一臺獨立的設(shè)備,它可以離開控制器或變頻器而獨立地存在獨立地工作。

2 從設(shè)計和性能角度上看,“無刷直流電機系統(tǒng)”設(shè)計時主要考慮將普通的機械換向變?yōu)殡娮訐Q向后如何還能保持機械換向電機的優(yōu)點,考核的重點也是系統(tǒng)的直流電機特性,如調(diào)速特性等;而交流永磁同步電機設(shè)計主要著重電機本身的性能,特別是交流電機的性能,如電壓的波形、電機的功率因數(shù)、效率功角特性等。

3 從反電勢波形看,無刷直流電機多為方波,而交流永磁同步電機反電勢波形多為正弦波。

4 從控制角度看無刷直流電機系統(tǒng)基本不用什么算法,只是依據(jù)轉(zhuǎn)子位置考慮給那個繞組通電流即可,而交流永磁同步電機如果需要變頻調(diào)速則需要一定的算法,需要考慮電樞電流的無功和有功等。

5 關(guān)于“那么三相無刷直流電機能不能使用三相正弦交流電呢?如果可以,霍耳器件是否可以不用了?”

從原理上講,三相無刷直流電機使用三相正弦交流電是可以運行的,只不過是運行性能可能很差,如果三相無刷直流電機的反電勢波形為方波,則使用三相正弦交流電時會產(chǎn)生很大的諧波損耗,溫升很高。是否需要霍耳器件與使用什么電源(三相正弦交流電或方波脈沖電源)無關(guān),而與電機的控制算法、控制策略及控制方式等因素有關(guān),如果是用無位置傳感器的控制方式則霍耳器件可以不用,如果采用有轉(zhuǎn)子位置傳感器的控制方式,則位置傳感器還是必要的,當然可以不用霍耳器件而采用其他的傳感器,如編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等

樓上說的很詳細了,簡單說下我的感受吧:

曾測過無刷直流電機的反電動勢,并不是很完美的方波,是像削了頂?shù)恼也?,用直流變頻控制,電機轉(zhuǎn)速還比較平穩(wěn),但是要看精度,在不在你的接受范圍內(nèi)了。

無刷直流電機的電機本體:定子繞組為集中繞組,永磁轉(zhuǎn)子形成方波磁場; 永磁同步電機的電機本體:定子繞組為分布繞組,永磁轉(zhuǎn)子形成正玄磁場;

2、無刷直流電機的位置傳感器:低分辨率,60度分辨率,霍爾元件,電磁式、光電式; 永磁同步電機的位置傳感器:高分辨率,1/256,1/1024,旋轉(zhuǎn)變壓器,光碼盤; 3、控制不同:

無刷直流電機:120度方波電流,采用PWM控制; 永磁同步電機:正玄波電流,采用SPWM SVPWM控制

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