图2-1 无刷直流电机控制系统

无刷电机在电机本体结构上与永磁同步电动机很相似，但是与永磁同步电机相比，直流无刷电机没有鼠笼型绕组和其他的启动装置。直流无刷电机的定子绕组一般为多相，转子由永磁稀土按照一定的极对数构成。直流无刷电机转子的永磁稀土与永磁同步电机中的永磁钢的作用类似，都是在电机的气隙中产生足够的磁场，但是不同之处在于，无刷电动机中永磁稀土安装在转子上，而永磁同步电机的磁钢安装在定子上。无刷电机中的定子绕组各相轮流通电，使得电机转子不停旋转旋转，转子的转速与逆变电路给定子绕组各相通电的时间有关。直流无刷电机的逆变器控制电机定子上各相绕组的通电的时间和通电顺序，逆变电路主要由位置传感器信号处理单元和功率管开关单元两部分组成。功率管开关单元是整个控制电路的核心，它的功能是将电源的功率按照一定的逻辑关系分配给电机定子上的各相绕组，以电动机能够产生持续不断的转矩。而各相绕组导通时间导通顺序主要取决于来位置传感器传过来的位置信号。

逆变器的主电路主要分为桥式和非桥式两种，虽然电枢绕组和逆变器的联结方式有很多种，但是应用最广泛的是三相星型连接。在直流无刷电机发展的雏形阶段，无刷直流电机的逆变器很多都是由晶闸管组成，但是晶闸管的关断要根据电流过零检测或者反电动势检测，导致逆变器换流相当困难，而且晶闸管的开关频率比较低，这就造成了逆变器只能在低频率的工作范围内。

现如今，新型可控可关断功率器件的发展，大功率、低频的逆变器很多有 GTR、GTO器件构成成。在中小功率的电机中，逆变器很多都是由IGBT 和MOSFET构成，具有很多优点，比如开关频率高，工作可靠性高，控制简单等。

转子位置传感器在直流无刷电机的作用主要作用是测定转子的磁极位置，然后根据反馈过来的位置信号，为控制器提供正确的换相信息，最后控制定子绕组正确的换相。

2。3 直流无刷电机霍尔传感控制原理

在大多数场合，直流无刷电机的位置传感器一般都是霍尔位置传感器，。位置传感器能够为准确的检测电机的转子位置。霍尔位置传感器的理论基础是霍尔效应、核心器件是霍尔元件。在直流无刷电机的内部会安装三个霍尔位置传感器，这三个霍尔传感器在空间上相差120°。当电机的转子在转动的时候，由于直流无刷电机的转子是由永磁稀土材料构成的，所以转子产生的磁场也会随着转子的转动而转动，每个霍尔位置传感器都会产生脉宽长度为180 °的输出信号，如图 2-2所示,并且，由于这三个霍尔位置传感器在空间上相差120°，所以最后输出的信号也会相差互差 120 °[[[] 申永山。 双旋水下机器人推进器无刷直流电动机及控制系统研究[D]。 沈阳工业大学， 2006]]。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

图2-2 三相输出电压

在极对数的无刷电机中，每个机械转都有六个下降沿或者上升沿，这六个上升沿 或者下降沿对应电机的六个换相时刻，根据这六个换相时刻便可以对电机进行换相，并且可以进行速度计算。

BLDC霍尔传感控制原理有两个关键技术：

1。通过安装在电机上的霍尔器件来获取转子磁极位置信号；

2。通过6个功率器件组成的三相半桥来控制线圈的6拍通电方式，形成通电磁场。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种传感器，它可以有效的反应通过霍尔原件的磁密度。图2-3,2-4为正反相磁场通过霍尔的情况。