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霍爾傳感器

無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:85


無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)  第1張

無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)

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無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)  第2張

無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)_1

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無刷直流電機(jī)的工作原理
無刷直流電機(jī)的控制結(jié)構(gòu)
無刷直流電機(jī)是同步電機(jī)的一種,也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(P)影響:N=120.f/P。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下,改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制(驅(qū)動器),控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正,以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式。也就是說無刷直流電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。無刷直流驅(qū)動器包括電源部及控制部如圖(1):電源部提供三相電源給電機(jī),控制部則依需求轉(zhuǎn)換輸入電源頻率。電源部可以直接以直流電輸入(一般為24V)或以交流電輸入(110V/220V),如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器(converter)轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)動電機(jī)。換流器(inverter)一般由6個(gè)功率晶體管(Q1~Q6)分為上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開關(guān)。控制部則提供PWM(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器(inverter)換相的時(shí)機(jī)。無刷直流電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動時(shí)速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會變動太大的速度控制,所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場的霍爾傳感器(hall-sensor),做為速度之閉回路控制,同時(shí)也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控

無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)霍爾傳感器的作用

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工程師鄧生                    發(fā)表于 03-22 10:29        ?

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知識 | 關(guān)于無刷電機(jī),你必須知道的的44個(gè)常識

許多剛開始接觸BLDC(無刷直流電機(jī))的工程師對其有一些疑惑,現(xiàn)給大家整理了學(xué)習(xí)BLDC的44個(gè)常識....

發(fā)表于 03-19 06:01        ?

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BLDC電機(jī)控制算法是否實(shí)用主要看這三點(diǎn)

無刷電機(jī)屬于自換流型(自我方向轉(zhuǎn)換),因此控制起來更加復(fù)雜。BLDC電機(jī)控制要求了解電機(jī)進(jìn)行整流轉(zhuǎn)向....

發(fā)表于 03-17 21:15        ?

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無刷電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

少了電刷,無刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了,從機(jī)械角度看,無刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動機(jī)了,必要的時(shí)....

電機(jī)控制設(shè)計(jì)加油站                    發(fā)表于 03-12 14:29        ?

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榮泰G20口袋筋膜槍:一款可以追的網(wǎng)紅運(yùn)動裝備

筋膜槍絕對算得上時(shí)下比較“火”的一款運(yùn)動裝備,一來是筋膜槍確實(shí)有用,尤其是對于剛運(yùn)動完的用戶,拿來放....

電子觀察說                    發(fā)表于 03-11 11:56        ?

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實(shí)現(xiàn)筋膜槍“突突突”簡單粗暴的工作原理到底是什么?

手柄中的電池被溶膠固定,拆下來比較麻煩,也沒啥看頭,所以沒有進(jìn)一步拆解;開關(guān)總電源跟充電小板上有6個(gè)....

電路設(shè)計(jì)技能                    發(fā)表于 03-05 14:53        ?

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無刷電機(jī)是交流電還是直流電

無刷電機(jī)的特性就是一切具備直流電機(jī)外部特性的采用電子換相的電機(jī)統(tǒng)稱為無刷電機(jī)。由于無刷電機(jī)的出現(xiàn),打....

發(fā)表于 02-24 07:50        ?

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無刷電機(jī)的選擇

無刷直流電機(jī)憑借長壽命、低噪音、大扭矩等特性廣泛應(yīng)用于AI智能、汽車、醫(yī)療器械、工業(yè)自動化等行業(yè)中,....

發(fā)表于 02-24 06:21        ?

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無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:無刷直流電機(jī)的工作原理(帶霍爾傳感器)  第3張

無刷直流電機(jī) 霍爾傳感器:直流無刷電機(jī)霍爾傳感器2種安裝方式

?我們在電動車,家用電器,印刷機(jī)械等很多行業(yè)都可以看到直流無刷電機(jī)的應(yīng)用。直流無刷電機(jī)的運(yùn)行時(shí)靠確定霍爾記錄轉(zhuǎn)子的位置,傳送信號到控制芯片來控制直流無刷電機(jī)的工作狀態(tài)。

? ? 這里的霍爾的作用就用來記錄直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置,從而控制換相功率,在三相直流無刷電機(jī)里,用三個(gè)霍爾傳感器就可以記錄六個(gè)相位的位置。

? ? ?隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,無刷直流電機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,在電動車輛、家用電器、紡織機(jī)械等領(lǐng)域都可以見到無刷直流電機(jī)的身影。無刷直流電機(jī)工作時(shí),需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的不同來切換工作狀態(tài)。霍耳傳感器常用來檢測無刷直流電機(jī)的換相位置,對于三相無刷直流電機(jī),3 個(gè)霍耳傳感器就可以將6 個(gè)換相位置檢測出來。常用的霍耳傳感器安裝方式有120 ° 安裝和60° 安裝2 種,2 種方法都可以輸出6 個(gè)不同的霍耳信號,分別對應(yīng)6 個(gè)不同的區(qū)域,當(dāng)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一區(qū)域時(shí),對應(yīng)的繞組通電,電機(jī)就可以正常工作,若霍耳信號與繞組關(guān)系錯(cuò)誤,就無法正常工作,甚至?xí)﹄姍C(jī)或功率器件造成損壞。因此,確定霍耳信號與定子繞組關(guān)系對于無刷直流電機(jī)而言非常重要。

? ? 已有一些文獻(xiàn)對如何確定霍耳信號與定子繞組關(guān)系進(jìn)行了研究,并提出了一些檢測方法。提出了區(qū)分無刷直流電機(jī)定子繞組、霍耳傳感器引腳的方法,但這種方法適用于霍耳傳感器的輸出為模擬量的情況,而無刷直流電機(jī)的霍耳傳感器大多輸出數(shù)字量。根據(jù)線反電勢與換相信號的關(guān)系來判斷換相信號與繞組關(guān)系,使用DSP 捕捉線反電勢過零點(diǎn),使用示波器來采集線反電勢波形,要獲得線反電勢,兩種方法都要借助外力使電機(jī)轉(zhuǎn)動。需要將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到特定位置,然后根據(jù)繞組通電情況判斷,實(shí)現(xiàn)不太方便。提出了一種無刷直流電機(jī)相序故障自恢復(fù)方法,但這種方法需提前獲知霍耳信號的安裝方式,即120°安裝還是60°安裝。

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? 采用三三導(dǎo)通的方式將電機(jī)轉(zhuǎn)子依次轉(zhuǎn)到6個(gè)位置,并紀(jì)錄對應(yīng)的霍耳信號,以此來判斷繞組與霍耳信號關(guān)系。該方法無需提前獲知霍耳傳感器是120°安裝還是60°安裝,也無需借助外力使電機(jī)轉(zhuǎn)動,安全可靠,簡單易行,可以廣泛應(yīng)用于帶霍耳傳感器的無刷直流電機(jī)應(yīng)用場合,如電動自行車、紡織機(jī)械等。

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1、直流無刷電機(jī)原理

? ? 三相無刷直流電機(jī)常采用兩兩導(dǎo)通的方式工作,兩兩導(dǎo)通指任意時(shí)刻逆變器只有2只開關(guān)管開通。無刷直流電機(jī)需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置來切換工作狀態(tài),也就是說換相點(diǎn)是無刷直流電機(jī)正常工作必不可少的信息。圖1為三相無刷直流電機(jī)換相點(diǎn)示意圖,為便于理解,特給出了反電勢以及相電流波形,圖中ea,eb,ec代表三相相反電勢,由圖可見,對于三相無刷直流電機(jī),每個(gè)電周期內(nèi)有6個(gè)不同的換相點(diǎn),也就是說每個(gè)電周期內(nèi)電機(jī)換相6次。

霍耳傳感器常用來檢測無刷直流電機(jī)換相點(diǎn)。三相無刷直流電機(jī)需要3 個(gè)霍耳傳感器來檢

測6 個(gè)不同的位置,霍耳傳感器的安裝有120° 安裝和60° 安裝2 種方式,120° 安裝指3 個(gè)霍耳傳感

器互差120° (電角度),而60°安裝指3 個(gè)霍耳傳感器互差60° (電角度),2 種安裝方法對應(yīng)霍耳傳感

器的輸出信號如圖2 所示,圖2 中霍耳信號跳變的位置就是換相點(diǎn)。2 種安裝方式最大的區(qū)別在于采用60 ° 安裝時(shí)可以輸出“000”和“111”信號,而120° 安裝則不會輸出這2 個(gè)信號,通過這一點(diǎn)可以判斷霍耳傳感器的安裝方式。

?不管采用哪種安裝方式,輸出的霍耳信號將每個(gè)電周期分為6 個(gè)區(qū)域,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某個(gè)區(qū)域時(shí),特定的繞組通電,無刷直流電機(jī)即可正常運(yùn)行,若霍耳信號與繞組關(guān)系不準(zhǔn)確,電機(jī)將無法工作,甚至?xí)斐呻姍C(jī)或逆變器損壞。下面介紹一種無刷直流電機(jī)霍耳信號與繞組關(guān)系自學(xué)習(xí)方法。

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三相直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩可以由下式來計(jì)算;

? ? T =eaia + ebib + ecicω式中:ea ,eb ,ec 為三相相反電勢;ia ,ib ,ic 為三相相電流;ω 為電機(jī)角速度。空載時(shí),在電機(jī)繞組中通以固定電流,電機(jī)轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到某一位置并停止,此時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩零圖3中,Ⅰ~Ⅵ表示霍耳傳感器將電周期分成的6 個(gè)區(qū)域,當(dāng)兩兩導(dǎo)通時(shí),通電的兩相繞組電流大小相等,方相反,電機(jī)轉(zhuǎn)矩為零的點(diǎn)分布在各個(gè)區(qū)域的邊界上;當(dāng)采用三三導(dǎo)通時(shí),三相繞組均通電,若電流最大相的電流為I,那么其它兩相電流為-I/2,此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩為零的點(diǎn)分布在各個(gè)區(qū)域的中間位置,如圖3 所示。通過以上分析可以知道,要使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一個(gè)區(qū)域,采用三三導(dǎo)通的方法要比兩兩導(dǎo)通的方法更加合理。

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? ?在某一個(gè)特定的區(qū)域,正常工作時(shí)需要通電的直流無刷電機(jī)繞組是一定的,如圖3 中的區(qū)域Ⅰ,兩兩導(dǎo)通時(shí)需A 相和B相繞組通電,要想產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩,A 相繞組應(yīng)通正電流,B 相繞組應(yīng)通負(fù)電流,記為“A+B-”,要產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩則“B+A-”,其它區(qū)域內(nèi)直流無刷電機(jī)繞組通電的情況如表1 所示。如果電機(jī)采用三三導(dǎo)通方式工作,可以根據(jù)反電勢很容易地得出繞組通電情況,這里就不再列舉。

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