无刷直流电动机国内外研究现状
时间:2017-05-14 21:54 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 随着电机本体及其相关技术的迅速发展，新型电机不断涌现。“无刷直流电动机”的概念己由最初“特指”具有特定电子换向的直流电动机发展到“泛指”一切具备有刷直流电动机外部特性且没有电刷的永磁直流电动机[5]。8624 20世纪80年代以来，国内外对无刷直流电动机展开了深入的研究。在转子材料方面，稀土永磁材料迅速发展，其矫顽力高、抗去磁能力强，且常规去磁曲线在大范围线性可逆等特点为永磁无刷直流电动机的设计开辟了广阔的前景[6]；在功率逆变电路方面，由功率场效应管(MOS—FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(IGCT)等形成的第三代功率器件采用场控，工作频率可以更高，驱动电路更简单。同时，第四代的功率集成电路己崭露头角。功率集成电路是电力电子技术与微电子技术相结合的产物，它将半导体功率器件与驱动电路、逻辑控制电路、检测和诊断电路、保护电路集成在一块芯片上，使功率器件含有某种智能功能，因此又称为智能功率集成电路[7]；在转子位置检测方面 ，无刷直流电机的无位置传感器技术近年来日益受到人们的关注，国内外研究人员在这方面进行了积极的研究。无刷直流电机的无位置传感器控制的关键在于转子位置信号的获得，现在比较流行的方法有反电动势法、电感法、磁链法、旋转坐标法、卡尔曼滤波器法、续流二极管法、状态观测器法等[8]；在换向控制电路方面，以DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)为核心的控制电路已经成为无刷直流电机电子换相控制器的发展方向，DSP以其强大的运算能力、极高的处理速度在控制系统中获得广泛应用，为模糊控制、神经网络控制、自适应控制、专家系统等具有自学习、自适应、自组织功能的智能控制的实现提供了有利的条件。 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。英国研究人员研制成功了无齿槽的BLDCM,其主要作用也是减少转矩波动，提高电机效率。针对位里传感器的改善，美国人最近研制出一种混合观测装，通过固定于定子上的霍尔元件获得信号监测转子位置。以此代替价格不菲的光学编码器，大大降低了电机成本，且提高了监测精度，可谓物美价廉[9]。另外，台湾的研究人员通过智能换向调节装置实现了无位置传感器的控制。其主要原理是:监测电机端电压，通过开关信号发生器对换向位置作粗略估计，然后给出最佳转矩产生特性，通过智能自调系统对换向瞬间进行微调[10]。 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。 (责任编辑：qin) |