永磁无刷直流电机控制系统设计+电路原理图+源程序(3)
同时，针对其存在转矩波动的问题，各国纷纷推出了自己最新科研成果。其中美国的专家研制出一种新型的BLDCM,其转子跟普通的BLDCM一样，而其定子却和普通的有刷直流机的转子极为相似，并能以转子位置传感器及逻辑开关电路，使定子绕组依次换向。其优点为大大减少了转矩波动，可在较大范围内自然换向，充分提高了电机体积的利用率。此外还有人利用定子电流谐波的最优权重的设计方法，通过电流调节器等装置有效减少了电磁转矩及齿槽引起的转矩波动。英国研究人员成功研制了无齿槽的BLDCM,其主要作用也是减少转矩波动，提高电机效率。
我国在无刷直流电动机的发展应用上也有很大的进步。为了获得更好的节能效果和节省材料，我国空调制造厂也开始采用永磁无刷直流电机。而对于今后永磁无刷直流电机的发展，也有专业人士表示，为了尽可能提高效率，永磁无刷直流电机永磁体采用烧结钕铁硼。此外，我国永磁无刷直流电机领域近几年还出现了专门用于电机控制的高性能、低价位的数字信号处理器DSP，集成电路和计算机技术的快速发展，这为永磁无刷直流电机应用提供了坚实的基础。因此，空调、洗衣机、电冰箱等家电将可能越来越多采用永磁无刷直流电机[11]。但是，专家们同时也指出，由于我国使用的精密永磁交流伺服驱动控制系统绝大部分依赖进口，据不完全统计，每年进口费用需2亿美元左右，这已经阻碍了永磁无刷直流电机在我国的应用发展，永磁无刷直流电机要想普及亟待解决的问题并不少，还无法很快替代现有产品。
2无刷直流电机系统工作原理及其控制方案
2.1 无刷直流电机特点
•容量范围大:标准品可达400Kw更大容量可以订制.
•电压种类多:直流供电交流高低电压均不受限制.
•低频转矩大:低速可以达到理论转矩输出启动转矩可以达到两倍或更高.
•高精度运转:不超过1 rpm.(不受电压变动或负载变动影响).
•高效率:所有调速装置中效率最高比传统直流电机高出5～30%.•调速范围:简易型/通用型(1:10)高精度型(1:100)伺服型.
•过载容量高:负载转矩变动在200%以内输出转速不变.
•体积弹性大:实际比异步电机尺寸小可以做成各种形状.
•可设计成外转子电机(定子旋转).
•转速弹性大:可以几十转到十万转.
•制动特性良好可以选用四象限运转.
•可设计成全密闭型IP-54IP-65防爆型等均可.
•允许高频度快速启动电机不发烫.
•通用型产品安装尺寸与一般异步电机相同易于技术改造.
2.2 无刷电机组成
无刷直流电机与有刷直流电机相似，它具有旋转的磁场和固定的电枢。这样电子换相线路中的功率开关器件，如晶闸管，晶体管等可直接与电枢绕组连接。在电机内，装有一个转子位置传感器，用来检测转子在运行过程中的位置。它与电子换相线路一起，替代了有刷直流电机的机械换相装置。综上所述，无刷直流电机由电机本体，转子位置传感器和电子换相线路三大部分组成，如图2.2所示。
图2.2 无刷直流电机原理图
（1）电机本体
电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他启动装置。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等）。转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2，4，……）组成。
（2）位置传感器
位置传感器在直流无刷电动机中起着测定转子磁极位置的作用，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，即将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，然后去控制定子绕组换相。位置传感器种类较多，且各具特点。在直流无刷电动机中常见的位置传感器有以下几种：电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置接近传感器。