[实用新型]永磁无刷直流电机调速装置

说明书

本实用新型公开了一种永磁无刷直流电机调速装置，包括交‑直‑交电流型变频器，交‑直‑交电流型变频器与功率变换器连接，功率变换器与永磁直流电机连接，永磁直流电机上安装有位置传感器，位置传感器与控制器连接；交‑直‑交电流型变频器还与电流传感器连接，电流传感器与控制器连接；控制器的I/O接口与交‑直‑交电流型变频器连接；控制器与功率变换器之间连接有驱动电路。本实用新型采用转速、电流双闭环的控制策略，以取得更优稳态和动态性能表现，进一步改善调速装置的动态响应速度。

技术领域

本实用新型属于电动机领域，更具体地说，涉及一种永磁无刷直流电机调速装置。

背景技术

电动机作为机电能量转换装置，其应用已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中，电动机主要类型有同步电动机，异步电动机，直流电机三种。众所周知，直流电动机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，但是传统直流电机采用电刷，以机械的方法换相，由于相对的机械摩擦而产生的噪声、火花、电磁干扰以及寿命短等致命弱点再加上制造成本高以及维修困难的缺点，大大限制了它的应用范围，致使目前工农业生产上的大多数场合均采用三相异步电动机。科学技术的进步，新技术新材料的不断涌现促进了电动机的推陈出新。

永磁无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。上世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。

永磁无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流；永磁无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地，永磁无刷直流电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲是交流伺服电动机的一种。与正弦波电流激励的永磁无刷直流电机系统相比，方波电流激励系统的永磁无刷直流电机虽然存在转矩波动相对较大的问题，但也有其较为优越性的方面，表现在：位置反馈装置简单，不需要采用正弦波电流激励的永磁无刷直流电机中的位置编码器或旋转变压器，功率密度更高、输出转矩更大，控制结构简单，能使电机本体和电子换向线路各自的潜力得到更充分的发挥。

实用新型内容

本实用新型提供一种永磁无刷直流电机调速装置，可以取得更优稳态和动态性能表现，并且进一步改善调速装置的动态响应速度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

设计一种永磁无刷直流电机调速装置，包括交-直-交电流型变频器，所述交-直-交电流型变频器与功率变换器连接，所述功率变换器与永磁直流电机连接，所述永磁直流电机上安装有位置传感器，所述位置传感器与控制器连接；所述交-直-交电流型变频器还与电流传感器连接，所述电流传感器与控制器连接；所述控制器的I/O接口与交-直-交电流型变频器连接；所述控制器与功率变换器之间连接有驱动电路。

永磁无刷直流电机调速装置的各个部分互相关联、协调运行，构成一个机电一体化的整体。

在上述方案中，所述永磁直流电机的三相定子绕组采用四极星形连接方式，电机转子磁场为梯形波，在转轴上安装用于检测转速的霍尔转子位置传感器，在机座上安装三个相位差120°电角度、用于检测位置的霍尔定子位置传感器，三个所述霍尔定子位置传感器输出三个脉宽为180°电角度的位置信号至控制器。

在上述方案中，所述交-直-交电流型变频器由三相全波整流器、充电限流电阻、储能滤波电容、IGBT三相逆变器构成。