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  • 六步换向采用120度导通方式。 模型中实现了三种影响逆变器侧负载(高、低或两者)的换向方法。 该模型允许您探索以下电机特性:速度、角度、定子电流、相对地和相间电压、电源电压源的电流和电压。 您还可以探索...
  • 六步换向 一、三三导通的不常用 之前检索六步换向的方式都为无刷电机如何换向,也未有文献提到三三导通方式。上午检索三三导通方式,文献也极少,其应用多为BLDCM高频链驱动器。 查看原因: 1. 三三导通可以提高绕...

    六步换向两两导通和三三导通的区别2

    一、三三导通的不常用

    之前检索六步换向的方式都为无刷电机如何换向,也未有文献提到三三导通方式。上午检索三三导通方式,文献也极少,其应用多为BLDCM高频链驱动器。
    查看原因:

    1. 三三导通可以提高绕组利用率,但容易导致同一相上下臂同时导通(pwm-on等)。换向信号的霍尔位置信号条边沿不重合,现在的霍尔信号仅仅针对二二导通,无法提供三三导通的换向逻辑信号。
    2. BLDCM高频链矩阵式逆变器,由于中间高频隔离变压器的作用,上下桥臂在短时间直通也不会损坏开关管。

    二、两两导通与三三导通

    为了更深刻的理解两两导通和三三导通的,换向区别和电机本身,做了其区别和总结。

    1、两两导通的工作原理:

    无刷电机一般采用这种方式,理想情况下,每一时刻有两个功率管导通,两相绕组存在电流,第三相悬空失电。每一时刻上桥臂和下桥臂分别仅有一只功率器件导通。
    在这里插入图片描述
    根据两两导通方式非零电压矢量值,得到两两导通的电压矢量图:
    在这里插入图片描述

    2、三三导通的工作原理:

    相对于两两导通,无刷电机的三三导通指,开关管在运行周期内导通180度电角度,每60度换相一次,三相绕组同时有电流,没有悬空相。增大了绕组的利用率,减小了转矩脉动,提高了电机输出功率。
    在这里插入图片描述

    三三导通的电压矢量图:
    在这里插入图片描述

    3、两两导通和三三导通的区别:

    查阅三三和两两导通方式的区别主要讨论为换相时的转矩脉动。并且还有一种二三导通的控制方式。

    基于180_导通模式的无刷直流电动机控制系统研究_周衍
    在对无刷直流电动机120度和180度导通模式的电流换向过程进行了分析基础上,指出:

    1. 在低速运行时,无刷直流电动机180度导通模式下不利于缩短电流换向时间,对转矩脉动的抑制效果不如120度导通模式;
    2. 在高速情况下,相对于120度导通模式能有效地缩短时间,从而有利于减小转矩脉动。

    120度导通模式的换向期间产生转矩脉动的主要原因:
    关断相和开通相的电流变化率不相同,导致母线电流脉动。使换向期间转矩不平稳,换向过程中的电流Ia先降为0还是Ib先到达稳态电流。
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    经过公式推导后可以得到
    在这里插入图片描述

    在不同电压(转速下)的换向时间,可以看到低速状态下,两两导通要比三三导通换相时间短,保证电机的平稳。在高速状态下,三三导通换相时间短,保证电机的平稳。
    (换向时间大幅度的增长,电机会出现较大的转矩脉动)。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述


    无刷直流电机的高频链驱动器研究_王亚林:
    在这里插入图片描述

    右图放大波形图的对比可以得到:

    1. 三三导通方式较两两导通方式电磁转矩脉动小一点,且转矩变化率更平滑。
    2. 三三导通角速度大于两两导通角速度,那么,在同一点击相同转速下,三三导通的转矩脉动会更小。

    即是在低速下,两两导通的转矩脉动比三三导通的要小。
    在高速下,三三导通的要比两两导通的转矩脉动小。

    一文献指出为什么三三导通不常用:

    • 为了获得较大的启动转矩,无刷直流电机常采用二二导通的驱动方式,但是这种驱动方式因为电流换相时会引起非换相相电流的畸变,导致转矩脉动幅值增大,且该导通方式满足不了高性能高精度的要求。

    • 三三导通的驱动方式,虽然没有非换相相电流畸变引起的转矩脉动幅值增大的问题,但是在该驱动方式下,电机导通角增大很多,电机理想空载的平均电流也不断增加,且增加的倍数远大于电机阻尼系数的增加量,从而使电机的效率下降,电机的扭力降低,所以该方法并不常用。

    并提出了二三导通法简单的直接力矩控制电机的方法

    原理是将两两导通法和三三导通法结合起来,两两导通和三三导通的换相相差30度,组合后即变成了12步换向,形成十二个扇区,其导通角度为150度。
    在这里插入图片描述
    扇区划分:
    在这里插入图片描述

    其方式为30度三三导通,30度两两导通。增加换向扇区,转矩响应迅速,也有效的抑制转矩波动。


    1. 导通区间长度

    • 两两导通为120度,三三导通为180度。

    2. 换相的电流

    • 两两导通的电流存在持续的断续状态。
    • 三三导通不存在断续状态,而是三相绕组电流方向的改变

    3. 优缺点

    • 两两导通优点出力大,缺点转矩脉动大。
    • 三三导通的优点绕组利用率高,转矩脉动小,转矩变化率平滑。
    • 同电源,转速高。缺点为霍尔不能对应,(易上下导通)。

    4. 霍尔位置信号

    • 三三导通比两两导通提前了30电角度。无法与霍尔信号相对应。
      在这里插入图片描述

    参考文献:
    [1] 高频链逆变器驱动无刷直流电机运行研究_李昕[D]
    [2] 高频链驱动的无刷直流电机驱动研究_张广[D]
    [3] 基于180_导通模式的无刷直流电动机控制系统研究_周衍[J]
    [4] 无刷直流电机的高频链驱动器研究_王亚林[D]
    [5] BLDCM高频链驱动器的三三换相信号构造及运行_闫朝阳[J]
    [6] 基于PIC16F877A的永磁无刷直流电机的控制器设计_王宇鹍
    [7] 无刷直流电机转矩脉动抑制措施研究_张勇[J]


    被抛弃的写随笔公众号改写技术文章了,感兴趣的可以关注公众号:王崇卫
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  • 六步换向 两两导通和三三导通的区别: 两两导通 三三导通 导通角 120度 180度 电流状态 一相电流断续 仅三相电流方向改变 转矩脉动 低速小,高速大 高速小 反电动势 可以检测零点 不可以 同速力矩 大 小 霍尔 与之...

    六步换向两两导通和三三导通的区别1

    区别:

    两两导通三三导通
    导通角120度180度
    电流状态一相电流断续仅三相电流方向改变
    转矩脉动低速小,高速大高速小
    反电动势可以检测零点不可以
    同速力矩
    霍尔与之信号对应不能
    传感器可以无感(反电动势)编码器
    成本很低

    FOC即是三三导通的,svpwm也是六个空间的电压矢量合成。总的来说,在相对成本下,以及传感器的位置检测,控制的方便程度上。仅是六步换向而言,两两导通要优于三三导通。

    看了很多天的文献,也遇到了较多的疑问。在寻找答案的路上较为枯燥,大脑消化不了还会引起阵阵困意。时间的堆积,能更全面的了解区别与联系,再加之前面的疑惑也可消除。将全部的点串起来就清晰很多。

    之前过零检测没注意到的东西,或者没深刻思考的东西也兀然明白。

    1. 为什么过零检测的文献都为两两导通的六步换向
    2. 为什么三三导通文献中提及无感过零检测时,要提出二三导通的十二扇区换向。
    3. 为什么FOC的无感都为等等的观测器。

    1、两两导通的工作原理:
    无刷电机一般采用这种方式,理想情况下,每一时刻有两个功率管导通,两相绕组存在电流,第三相悬空失电。每一时刻上桥臂和下桥臂分别仅有一只功率器件导通。
    在这里插入图片描述
    根据两两导通方式非零电压矢量值,得到两两导通的电压矢量图:
    在这里插入图片描述
    换向区间:
    六步换向的编号,一般是按照三个霍尔元件的值得到换向的区间进行编号。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    为了与霍尔信号兼容,换向序号还是按照霍尔信号来设定。
    霍尔顺序:

    方向正方向 负
    HALL_ABC通电驱动开关HALL_ABC通电驱动开关
    101A+ B- C/T1、T6101C+ B- A/T5、T6
    101A+ B- C/T1、T6101C+ B- A/T5、T6
    100A+ C- B/T1、T2100A+ B- C/T1、T6
    110B+ C- A/T3、T2110A+ C- B/T1、T2
    010B+ A- C/T3、T4010B+ C- A/T3、T2
    011C+ A- B/T5、T4011B+ A- C/T3、T4
    001C+ B- A/T5、T6001C+ A- B/T5、T4

    2020年8月


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  • 什么是无刷电机的六步换向原理

    千次阅读 2020-03-07 16:19:53
    无刷直流电机是内外倒置的直流电机,与一般直流电机不同,无刷电机的转子是永磁体,...这种特定的通电顺序一般按照转子所处的空间位置不同,分为6步,故称为“六步换向”。 无刷电机运行在PWM模式下,并进行步...

    无刷直流电机是内外倒置的直流电机,与一般直流电机不同,无刷电机的转子是永磁体,定子上有绕组,对定子绕组通电,可以产生旋转的或运动的磁场,利用此磁场带动转子转动。

    三相无刷电机具有三相定子,为了防止转子被定子锁住,同一时刻必须以特定的方式按顺序为其中的两相通电,以产生旋转磁场。

    这种特定的通电顺序一般按照转子所处的空间位置不同,分为6步,故称为“六步换向”。

    无刷电机

    无刷电机运行在PWM模式下,并进行六步换向。直流无刷电机的桥式电路,一共有三相六个MOS管, 每一相都有上下桥臂。所谓六步换向即需要通过六步来完成转子旋转一周,即每步60度。通过对三相交替通电,完成旋转。

    在这里,六步换向可以大致写成(A,B),(C,B),(C,A),(B,A),(B,C),(A,C)。在此不止这一种方式。可以看到,每次仅有两相通电,另外一相不通电。

    在六步换向中有一个死区时间,死区时间是防止一相的上下桥臂同时导通从而烧掉。而刹车功能是指在外部有异常信号时,使桥式电路关断,从而停下电机。但这种只在一些不损坏本体结构的东西上使用,在无人机和四旋翼上不使用(刹车的话会摔坏)。

    无刷电机六步换向中,上桥臂负责产生PWM波,而下桥臂则只需产生高电平和低电平即可。无需产生PWM波。PWM波的占空比越大平均电流越大。

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  • BLDC无刷电机6步换向步骤简述

    千次阅读 2021-03-13 13:24:10
    BLDC无刷电机6步换向步骤简述 无刷电机一般采用如下结构方式 三根连出线为ABC,或UVW,其实是一回事,叫法不同而已。 6步换向就是三根连出线通电的过程,分别是AC,AB,CB,CA,BA,BC。 为什么是这样呢,其实你用...

    BLDC无刷电机6步换向步骤简述

    无刷电机一般采用如下结构方式
    在这里插入图片描述
    三根连出线为ABC,或UVW,其实是一回事,叫法不同而已。
    6步换向就是三根连出线通电的过程,分别是AC,AB,CB,CA,BA,BC。
    为什么是这样呢,其实你用手比划一下就知道了,首先大拇指作为上桥接通,放在A,食指作为下桥接通放在C,第2步时,将食指从C挪到B,然后依次比划一下就明白了,很简单。

    在这里插入图片描述
    通电的过程也很简单,一共有3个半桥,分别对应ABC三路,
    上臂导通为高电平输出,
    下臂导通为低电平输出,
    截止状态时,两臂均关断,
    两臂均导通是非法状态,因为这样会把电源对地短路。

    高电平时,字母在前面,低电平时字母在后面。半桥截止则不写字母。
    如:AC就是A桥输出高,C桥输出低,电流从A流向C。其余状态依此类推。6步之后,一个循环结束,重新开始。
    如此电机就可以旋转起来了。

    那么我们做控制的时候,其实就是控制三个臂,共6个MOS管的输入电平,让其按照下图工作即可。画出了3个周期的6步换向波形。
    在这里插入图片描述
    有感工作模式,指的是有霍尔传感器,这是安装在电机内部的传感器。通过霍尔传感器获得电机位置,来判断换向的时机。

    无感工作模式,指的是没有霍尔传感器,通过检测未加电的绕组(如第一个周期时,AC通电,B绕组未加电)上产生的反向电动势,来获取换向时机的。此时就有一个问题,电机静止时,是没有反向电动势的,就需要先启动,等电机运转起来,再检测其反向电动势。

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  • 无刷直流电机方波控制和正弦波控制六步换向控制的区别? 如上图所示两者都采用个功率晶体管作为开关元件, 1、方波控制:A、B、C三相输出各自由两个功率晶体管控制通断,采用两两导通的方式,也就是在同一桥臂在...
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    2019-01-23 17:14:58
    STM8 使用6步换相的方法来实现对直流无刷电机的控制。
  • BLDC 6步换相 simulink

    千次阅读 2020-04-22 17:55:22
    在Matlab中搜索 power_brushlessDCmotor 可以找到simulink 工程。 在最后的反电动势和电流的输出曲线可以参照如下曲线,对照分析。每过60度一次换相,正好360度,分6步换相完成。
  • 无刷电机换向

    2012-12-06 22:42:28
    本文档描述了电机换向的运行机制,可以再开发无刷电机的驱动开发中应用
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空空如也

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