霍爾位置偏移對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)性能的影響
周俊杰,竇滿峰,董蓉
(西北工業(yè)大學(xué),陜西西安710129)
摘要:針對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)中霍爾位置偏移對(duì)電機(jī)性能造成的影響進(jìn)行分析討論,通過空間磁勢法理論研究霍爾位置偏移導(dǎo)致的電流超前導(dǎo)通和滯后導(dǎo)通情形時(shí)電機(jī)性能的差異,采用有限元分析軟件magnet進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過分析驗(yàn)證霍爾元件位置偏移對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、機(jī)械特性以及轉(zhuǎn)速的影響。
關(guān)鍵詞:無刷直流電動(dòng)機(jī);電樞反應(yīng);弱磁;霍爾元件
中圖分類號(hào):tm33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a 文章編號(hào):1004-7018( 2010) 07-0019-03
o引言
在無刷直流電動(dòng)機(jī)中,來自霍爾位置傳感器的信號(hào)經(jīng)處理后按照一定的邏輯程序,驅(qū)動(dòng)與電樞繞組相連接的功率開關(guān)晶體管在某一瞬間導(dǎo)通或截止,這個(gè)過程稱之為換相;魻栐奈恢脹Q定其換相時(shí)刻,為了實(shí)現(xiàn)無刷直流電動(dòng)機(jī)中****性能,必須同時(shí)滿足****換楣邏輯和****換相位置。
1問題描述
在死刷直流電動(dòng)機(jī)中,為了獲得對(duì)稱的電勢和磁勢,霍爾元件一般放置在各相帶繞組的中間位置,可以放置在a、z、b三個(gè)相帶的中間位置,即為60。間隔放置;也可以放置在a、b、c相帶位置,即為120度間隔放置,記為霍爾元件的理想位置。
在實(shí)際工程中,由于工裝誤差導(dǎo)致三個(gè)霍爾元件整體相對(duì)理想位置偏移或者轉(zhuǎn)子磁鋼安裝誤差導(dǎo)致磁鋼空間分布不對(duì)稱都會(huì)引起換相偏移****換相點(diǎn)。本文討論了霍爾元件位置偏移對(duì)電機(jī)性能的影響。
2霍爾元件位置偏移對(duì)電機(jī)性能的影響
2.1無刷直流電動(dòng)機(jī)電樞反應(yīng)特點(diǎn)
對(duì)于“兩相導(dǎo)通星型三相六狀態(tài)”工作方式下的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī),一個(gè)磁狀態(tài)為60。電角度。圖l為理想換相過程,圖la為一個(gè)磁狀態(tài)的開始,此時(shí)繞組a、b通電,定子合成磁勢fa和轉(zhuǎn)子合成磁f,f夾角為120度電角度,在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的前半個(gè)磁狀態(tài),磁勢。在d軸上表現(xiàn)為去磁作用,后半個(gè)磁狀態(tài),磁勢fa在d軸上表現(xiàn)為增磁作用。磁勢fq在q軸上表現(xiàn)為交磁作用,當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),g軸分量逐漸增加;達(dá)到****后又開始減小。圖lb為一個(gè)磁狀態(tài)結(jié)束時(shí)刻,此時(shí)電樞開始換相,繞組a、c通電,定子磷場步進(jìn)60度電角度,以后轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60度電角度過程中的電樞反應(yīng)情況與前一個(gè)60度內(nèi)基本相同。
定子磁勢fa的直軸分量主要影響電機(jī)的每極磁通,從而影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。磁勢fa的交軸分量與ff相互作用影響電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
2.2霍爾元件位置偏移對(duì)電樞反應(yīng)的影響
霍爾元件位置偏移導(dǎo)致電流與反電勢的相位角β≠o,β不同電樞反應(yīng)的影響不同。由于無刷電機(jī)可以根據(jù)需要改變邏輯狀態(tài),因此口的取值可以限制在0 -30度電角度之間。圖2為三種霍爾元件在不同位置的電機(jī)運(yùn)行示意圖;魻栐橂姍C(jī)旋轉(zhuǎn)方向偏移,電流滯后導(dǎo)通;霍爾元件逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向偏移,電流超前導(dǎo)通。在一個(gè)磁狀態(tài)60度電角度下分析霍爾元件不同位置時(shí)的電樞反應(yīng)。
2.2.1霍爾元件在理想位置
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)0度~ 30度電樞反應(yīng)起去磁作用,θ變化范圍從60~90度;轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)30~ 60度,電樞反應(yīng)起增磁作用,θ變化范圍從90~ 60度。
整個(gè)磁狀態(tài),等效直軸總磁通勢變化量:
交軸磁通勢一個(gè)磁狀態(tài)平均值為:
電磁轉(zhuǎn)矩一個(gè)磁狀態(tài)的平均值為:
2 2 2霍爾元件順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向偏移β電角度,此時(shí)電流超前導(dǎo)通β電角度
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)0~30度~β度,電樞反應(yīng)起去磁作用,β度變化范圍從60度+β~ 9 |