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無刷直流電機(jī)的組成及工作原理簡單介紹
無刷直流電動機(jī)就是變頻技術(shù)與直流電機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物，其具有效率高、噪音低、調(diào)速精度高、振動小、調(diào)速范圍寬、壽命長等特點。下面就空調(diào)用無刷直流電機(jī)的組成及工作原理作簡要介紹：
⑴直流電機(jī)的組成
直流電機(jī)本體：定子主要采取集中式繞組，根據(jù)控制不同，繞組相數(shù)有單相、二相、三相、四相等結(jié)構(gòu)，用的最多的是三相繞組結(jié)構(gòu)，繞組接法有星型接法和環(huán)形接法兩種，絕大部分繞組采用星型接法。轉(zhuǎn)子部分采用磁鋼，磁鋼提供電機(jī)的主磁場。電機(jī)控制部分：無刷電機(jī)的控制方式主要有PAM(脈幅調(diào)制技術(shù))和 PWM(脈寬調(diào)制技術(shù))，兩種控制方式各有優(yōu)缺點。
高壓油位置傳感器PWM驅(qū)動電路原理框圖，主要由控制電路、逆變電路、三角波發(fā)生器、比較器、保護(hù)電路等組成。從原理框圖可以看出，無刷直流電機(jī)的控制部分只包含一直一交變頻電路中的逆變部分，整流及濾波部分由空調(diào)的主電控完成。
⑵工作原理
眾所周知，永磁體提供的磁極磁場在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中固定不變的，這就是要求每個時刻定子繞組產(chǎn)生的電樞磁場必須與轉(zhuǎn)子的磁極磁場相對應(yīng)，即繞組的電流方向、導(dǎo)通與關(guān)斷受轉(zhuǎn)子位置的控制。因此，無刷直流電機(jī)必須有轉(zhuǎn)子位置信號輸出給電機(jī)的控制電路，電機(jī)的控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號來控制相應(yīng)的功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制相應(yīng)繞組的電流方向、導(dǎo)通與關(guān)斷。定子繞組若按一定的通電順序進(jìn)行切換，就可以形成一個與轉(zhuǎn)子位置對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場，使電機(jī)按要求的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。相對磁鋼的某一磁極而言，每個時刻與它對應(yīng)的電樞磁場是固定的，即繞組的電流方向是固定的，這與有刷直流電機(jī)類似。
無刷直流電機(jī)運行原理圖，繞組為三相星形接法，120度均布，采用三相半橋驅(qū)動方式，轉(zhuǎn)子為一對極。在圖示位置，磁鋼的磁極中心線與A相繞組對齊，此時的控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測信號，使S1開關(guān)管觸發(fā)導(dǎo)通，B相繞組通電，在B相繞組磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)120獨門，到達(dá)虛線轉(zhuǎn)子所示的位置，磁鋼的磁極中心線與B相繞組對齊，此時，控制電路根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測信號，使S1開關(guān)管關(guān)斷，使S3開關(guān)管導(dǎo)通，A相繞組通電，轉(zhuǎn)子在A相繞組磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將順時針旋轉(zhuǎn)120度，按上述通電順序循環(huán)導(dǎo)通，轉(zhuǎn)子就順時針旋轉(zhuǎn)下去。無刷直流電機(jī)采集轉(zhuǎn)子位置信號，前者，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但電機(jī)起動困難;后者，電機(jī)結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，但起動平穩(wěn)、可靠，目前大部分的無刷直流電機(jī)均采用后者。位置傳感器的種類很多，空調(diào)用的無刷直流電機(jī)一般采用霍爾元件作為位置傳感器。
無刷直流電機(jī)大部分采用三相星形繞組結(jié)構(gòu)，橋式控制電路，下面就二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)的無刷直流電機(jī)的驅(qū)動原理作詳細(xì)介紹：在此電機(jī)結(jié)構(gòu)中，電機(jī)一般需要三個霍爾元件。兩個霍爾元件之間的空間夾角為120度電角度，所以輸出的脈沖信號相隔120度電角度。從真值表可以看出，每個霍爾元件一次導(dǎo)通 180度，每隔60度必有一個霍爾元件的輸出狀態(tài)發(fā)生卻換，三個霍爾元件的輸出狀態(tài)的組合共有六種。與上述的霍爾元件的輸出狀態(tài)相對應(yīng)，在一個周期內(nèi)，三相繞組間隔60度電角度換相一次，每個時刻有兩條相繞組導(dǎo)通，每相繞組連續(xù)導(dǎo)通120度。每相繞組正反向各導(dǎo)通一次，導(dǎo)通時間占三分之二周期。假定電樞各相繞組的導(dǎo)通次序為：UV\UW\VW\VU\WU\WV。
電機(jī)在該電樞磁場的作用下，按既定方向旋轉(zhuǎn)。真值表的參數(shù)必須與控制電路的邏輯程序相吻合，電樞磁場與轉(zhuǎn)子主磁場將不匹配，電機(jī)將能運轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)。
⑶電機(jī)調(diào)速
就調(diào)速原理來說，無刷直流電機(jī)類似于一般的直流電機(jī)，通過改變電樞兩端的直流電壓大小來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機(jī)有兩種改變電壓的方法：PAM 和PWM，PAM是電壓的脈沖度保持不變，調(diào)節(jié)電壓的幅值大小來改變電壓的平均值大小;PWM正好相反，即電壓脈沖幅值不變，脈沖寬度磕掉。PAM方式調(diào)速。其調(diào)速線性度好、噪音低，控制電路簡單，但線路較復(fù)雜，噪音較大，主要用于高壓電機(jī)。
⑷PWM調(diào)速的實現(xiàn)
Vi為固定頻率和固定電壓的三角波，Vsp為直流電機(jī)電壓，兩者輸入一比較，Vi輸入比較器的同相端。當(dāng)Vsp大于Vi時，比較器輸出信號Vo為高電平，當(dāng)Vsp小于Vi時，比較器輸出信號Vo為低電平，Vo為一系列等寬度的脈沖波形，調(diào)節(jié)Vsp電壓的大小，即可調(diào)節(jié)Vo的脈沖寬度的大小。直流高壓 Vm施加到電機(jī)繞組兩端，即可在繞組兩端得到脈沖電壓幅值不變，脈沖電壓寬度可調(diào)的電壓，調(diào)節(jié)Vo的脈寬占空比，機(jī)可調(diào)節(jié)電機(jī)繞組兩端的電壓平均值的大小，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。PWM控制方式輸出給繞組的電壓波形是一系列等寬度的矩形波，矩形波含義較大成分的諧波。（文章來源：北京德爾西曼www.mryin.com.cn）