无刷直流电机控制研究+Matlab仿真模型(7)
无位置传感器控制方法可以简化制造节约成本。另外，除去了霍尔元件的电机可以安装在诸如粉尘和油污比较大的工况条件较为恶劣的地方而无须为保证霍尔的正常工作而定时进行清理，与此同时，这种免文护电机还可以安装在人很难触及的地方。
2.4无刷直流电动机的运行特性
2.4.1机械特性
无刷直流电动机的机械特性为：
（1-1）
UT-开关器件的管压降
Ia-电枢电流
Ce-电机的电动势常数
-每级磁通量
可见无刷直流电动机的机械特性与一般直流电动机的机械特性表达式相同，机械特性较硬。在不同的供电电压驱动下，可以得到如1-3图所示机械特性曲线簇。
图1-3 机械特性曲线簇
当转矩较大、转速较低时，流过开关管和电枢绕组的电流很大，这时，管压降随着电流增大而增加较快，使在电枢绕组上的电压有所减小，因而图所示的机械特性曲线会偏离直线，向下弯曲。
2.4.2调节特性
无刷直流电动机的调节特性如图1-4所示。
图1-4 调节特性
调节特性的始动电压和斜率分别为：
从机械特性和调节特性可以看出，无刷直流电动机与一般直流电动机一样，具有良好的调速控制性能，可以通过调节电源电压实现无级调速。但不能通过调节励磁调速，因为永磁体的励磁磁场不可调。
2.4.3工作特性
电枢电流与输出转矩的关系、效率输出转矩的关系如图1-5所示。
图1-5 工作特性
在输出额定转矩时,电机效率高、损耗低是无刷直流电动机的重要特点之一。
2.5 PWM调制技术
前面已经讲过，无刷直流电机是由电动机本体、转子位置检测系统和电子开关线路三部分组成。在定子开关线路这一部分，又可以分为电子逻辑信号处理部分和功率逆变部分，即主电路部分。
主电路是由电力电子器件组成的，担负着电能的变换和调控任务。在直流无刷电动机的主电路中，电力电子器件以开关方式工作，是损耗减少，从而提高电能的变换效率。电力电子器件以开关方式工作，通过控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期以达到变压变频，从而把直流电压变成交流电压驱动无刷直流电机运行，即实现所谓的PWM控制。由这样一组开关器件组成的开关功率放大器（逆变器）与工作在线性状态的放大器不同，它具有时滞、谐波与死区、饱和等非线性特性，使功率电路产生谐波，以及使放大器系统的模型复杂化。
随着电力电子技术的发展，出现了可控关断的即自关断电力电子器件，即全控式器件。如大功率晶体管(GTR)、电力场效应晶体管(power MOSFET),可关断晶闸管(GTO) , MOS控制晶闸管(MCT)、绝缘栅门极控制晶体管(IGBT)等自关断器件，采用全控型开关器件很容易实现脉冲宽度调制，与半控型开关器件晶闸管变流器相比，体积可缩小百分之三十以上，装置效率高，功率因数高。同时由于开关频率的提高，直流脉冲宽度调制(PWM-M)调速控制系统与V-M调速控制系统相比，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小，低速性能好，稳精度高，系统通频带宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强。直流无刷电动机是以电子换向线路和转子位置检测器代替传统直流电动机的机械换向装置而组成的新型电机。下面简要介绍一下PWM控制技术的原理。
脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)简称PWM，它是通过功率管开关作用将恒定直流电压转换成频率一定，宽度可调的方波脉冲电压，通过调节脉冲电压的宽度，改变输出电压的平均值的一种功率变换技术。PWM极数可以激起有效的进行谐波抑制，在频率、效率方面有着明显的优点，使逆变电路的性能与可靠性得到了明显的提高。采用PWM方式构成的逆变器，器输入法是为固定不变的直流电压，可以通过PWM极数在同一逆变器中既实现调压又实现调频。由于这种逆变器，只有一个可控的功率级，简化了主电路和控制回路的结构，因而体积小、重量轻、可靠性高。又因为集调压、调频于一身，所以调节速度快、系统的动态相应好。此外，PWM技术还提高了逆变器对交流电网的功率因数。