无刷电机的proteaus仿真

华北科技学院毕业设计（论文）

恰恰相反；然而，如果只给直流无刷电动机通入固定的直流电流，那么直流无刷电动机只可以产生不变的磁场，直流无刷电动机不能转动起来，为了能够使电动机转动起来，只有实时检测直流无刷电动机转子的位置，再根据转子的位置给直流无刷电动机的不同相通以对应的电流，使定子能够产生方向均匀变化的旋转磁场，电动机6步通电顺序如图所示，每步三个绕组中一个绕组流入电流，一个绕组流出电流，一个绕组不导通。通电顺序如下：

1.V1、V4 2. V5、V4 3. V5、V2 4. V3、V2 5. V3、V6 6.V1、V6 磁场开始旋转，由于磁力作用转子磁极被牵引旋转。磁场顺时针旋转的时候，电动机顺时针旋转的顺序：1→2→3→4→5→6；磁场逆时针旋转的时候，电动机逆时针旋转的顺序：6→5→4→3→2→1。

图2-3电动机6步通电顺序

通过六只晶体管组成的换相电路，来给电动机供电。它的换相过程如图2-4所示：

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无刷直流电动机的控制与仿真

图2-4换相过程示意图

霍尔传感器输出的二进制编码控制6个功率管的导通，它由逻辑电路或软件编程实现。此外，可以通过改变定子绕组电压的大小来改变电动机速度。最终实现了BLDC电动机的调速控制。

所谓霍尔传感器，是指利用霍尔效应制成的传感器。霍尔效应是一种电磁效应，是指运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，被称为霍尔电压。

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值一般只有几毫伏，但如果通过功率放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

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图2-5 霍尔传感器工作原理示意图

图2-6 无刷电机中的霍尔传感器

2.3直流无刷电动机特性

2.3.1机械特性

在机械特性的表达式上，BLDC电动机的机械特性和一般直流电动机相比都具有比较好的机械特性。无刷电动机的机械特性曲线簇见图2－7。

图2-7机械特性曲线簇

直流无刷电动机在转矩较低时机械特性最好，在转矩较大、转速较小的情况下机械特性有所变化。曲线向下弯曲的原因是,在转矩很大、转速较小的情况下。电流会变得很

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大，造成管压降变化加快，使电压减小。机械特性曲线就会偏离原来的直线。 2.3.2调节特性

BLDC电动机的调节特性如图2－8所示

图2-8 无刷电机的调节特性

从图2-5上能够看出，BLDC电动机具有较好的调节特性。较好的机械特性和调节特性为BLDC电动机良好的调速性能打下了基础。

2.4永磁无刷电动机的数学模型

无刷直流电动机(BLDCM) 既有传统直流电动机的调节特性，又有交流电动机无刷的优点，在快速性、可控性、可靠性、输出转矩、结构、耐受环境和经济性等方面具有明显的优势，近年来得到迅速推广。

以三相六状态 BLDCM为对象，分析直流无刷电动机的数学模型及电磁转矩特性。当忽略齿槽效应和电枢反应，三相绕组电压方程可以表示为：

00??ia??ea??ua??Rs00??ia??L?M?u???0R0??i???0?p?i???e?L?M0s?b????b????b??b??0L?M??uc????00Rs????ic????0???ic????ec?? (2-1)

式中：ua、ub、uc表示电动机定子绕组相电压；

ea、

eb、

ec表示电动机定子绕组

iii电动势；a、b、c 表示电动机定子绕组相电流；L、M分别表示电动机绕组自感和定

子绕组之间的互感；Rs表示电动机定子绕组电阻；p为微分算子。

转矩方程

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