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電機控制——開關磁阻電機與有刷直流電機

發(fā)布時間:2013-03-13 責任編輯:easonxu

【導讀】對于功率較低的應用而言,ST面向步進電機的新型高集成度控制器/驅(qū)動器IC可以為步進電機實現(xiàn)更順暢的運轉(zhuǎn)和更高的定位精度。面向PMSM、PMAC和感應電機(其采用高性能微控制器、功率晶體管與高壓柵極驅(qū)動器IC)的磁場定向控制(FOC)軟件的發(fā)展?jié)M足了對更高效率的需求。


有刷直流電機

有刷DC電機是使用直流電源的內(nèi)部換向電機。 DC電機的轉(zhuǎn)速通常與所施加的電壓成正比,轉(zhuǎn)矩與電流成正比。 速度可通過可變電源電壓或電子控制部件來控制。

這些易于驅(qū)動的電機通常用于實現(xiàn)速度和定位控制,功率介于幾瓦和幾馬力之間。 有刷DC電機可能是使用最廣的電機,常用于電池供電工具、玩具、汽車和很多工業(yè)應用。

開關斬波器驅(qū)動器

意法半導體提供用于永磁直流電機的器件,這種電機的定子由兩個或更多永磁極柱組成,轉(zhuǎn)子由與機械整流子連接的繞組組成。 單極閘刀開關采用占空比調(diào)制無縫控制轉(zhuǎn)速。

圖1:單開關斬波器驅(qū)動器方框圖
圖1:單開關斬波器驅(qū)動器方框圖

全橋轉(zhuǎn)換驅(qū)動器

我們提供用于永磁直流電機的器件,這種電機的定子由兩個或更多永磁極柱組成,轉(zhuǎn)子由與機械整流子連接的繞組組成。

全橋轉(zhuǎn)換器驅(qū)動電路由四個功率開關組成,采用脈寬調(diào)制 (PWM) 技術調(diào)整電機電壓和極性。 電流通過控制可沿兩個方向流入電機繞組,使電機能夠進行正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。

圖2:全橋轉(zhuǎn)換驅(qū)動器方框圖
圖2:全橋轉(zhuǎn)換驅(qū)動器方框圖

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開關磁阻電機

開關磁阻電機在磁阻轉(zhuǎn)矩的作用下運行。 和DC電機一樣,它有若干繞線式勵磁線圈,用作定子繞組。 然而,轉(zhuǎn)子上沒有磁鐵和線圈。 轉(zhuǎn)子由堆疊在轉(zhuǎn)軸上的薄鐵片由組成。 定子的異性極一帶電,電機的轉(zhuǎn)子就會對齊。 為了實現(xiàn)電機的全程旋轉(zhuǎn),繞組必須按照正確的順序通電。 例如,如果a1和a2電極通電,那么轉(zhuǎn)子自己就會與這些電極對齊。 一旦發(fā)生,定子極就能夠在b1和b2的定子極通電之前斷開。 現(xiàn)在,轉(zhuǎn)子位于b定子極處。 在重新回到起點之前,這種順序會持續(xù)到c定子極處。 這種順序還可以反過來,從而按照相反的方向運動。 可以發(fā)現(xiàn)這種順序在運行過程中很不穩(wěn)定。

非對稱半橋PWM驅(qū)動器

電機通過轉(zhuǎn)子與定子凸極之間的磁力生產(chǎn)扭矩,電機加電與轉(zhuǎn)子凸極位置同步切換。 這種變流器拓撲結(jié)構利用電機的最佳特性。 每個電機相位采用獨立電流環(huán)路,這樣,某些相位的電流可以疊加,從而提高轉(zhuǎn)速。

圖3: 非對稱半橋PWM驅(qū)動器方框圖
圖3: 非對稱半橋PWM驅(qū)動器方框圖

簡化版非對稱半橋PWM驅(qū)動器

電機通過轉(zhuǎn)子與定子凸極之間的磁力生產(chǎn)扭矩,電機加電與轉(zhuǎn)子凸極位置同步切換。這種變流器拓撲結(jié)構是一種經(jīng)濟高效的解決方案,特別適合用于中速電機。

圖4:簡化版非對稱半橋PWM驅(qū)動器方框圖
圖4:簡化版非對稱半橋PWM驅(qū)動器方框圖
 

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