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直流無刷電機和無刷直流電機信息智能網

直流變頻器的工作原理
2022-06-13

變頻器是電子產品中常用的一種元件，那您知道變頻器工作原理是怎樣的么？ 變頻器原理（英文Variable-frequency Drive，簡稱VFD）是應用變頻技術與微電子技術的原理，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電動機的電力控制設備。使用的電源分為交流電源和直流電源，一般的直流電源大多是由交流電源通過變壓器變壓，整流濾波后得到的。交流電源在人們使用電源中占總使用電源的95%左右。 變頻器由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制回路組成。各部分的功能如下： 1. 整流器 它的作用是把三相（或單相）交流電源整流成直流電。在SPWM變頻器中，大多采用全波整流電路。大多數中、小容量的變頻器中，整流器件采用不能控的整流二極管或者二極管模塊。 2. 逆變器 它的作用與整流器相反，是將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可變的交流電，以實現交流電機變頻調速。逆變電路由開關器件構成，大多采用橋式電路，常稱逆變橋。在SPWM變頻器中，開關器件接受控制電路中SPWM調制信號的控制，將直流電逆變成三相交流電。 3. 控制電路 這部分電路由運算電路、檢測電路、驅動電路、保護電路等組成，一般均采用大規(guī)模集成電路。 直流變頻器的工作原理 所謂的直流變頻器只能夠驅動的直流無刷電機（它不同于交流電壓型、交流電流型變頻器的結構，所駁接交流感應電機或交流變頻電機）。它是利用半導體技術，首先將交流電進行整流，轉換成直流電，再送至由IGBT場效應管或電子模塊，由微處理芯片指令控制進行開關作用的，它受控于直流電機內部安裝的霍爾元件，兩者互補，缺一不可。 直流無刷電機如下圖所示。 無刷電機分為；無刷直流電機（BLDC），永磁同步電機（PMSM）。 常見的控制方式有；1、三相六步控制，俗稱方波控制；2、正弦波控制，也叫脈沖調制（PWM）； 直流無刷電動機是采用晶體管換向技術，來代替了傳統的整流子換向器一種新型直流電動機。它的結構圖如上圖所示。 上述無刷直流電機的結構中有兩個死區(qū)，即當轉子轉到N、S極之間的位置中心點，此時位置上的霍爾感受不到磁場，必須靠慣性轉動。為了克服上述問題必須利用調制寬度來克服它。無刷電機它的工作原理如下； 電動機的定子繞組必須根據轉子的磁極方位切換其中的電流方向，才能使轉子連續(xù)旋轉，因此在無刷直流電動機內必須設備一個轉子磁極位置的傳感器，這種傳感器通常采用霍爾元件。 霍爾元件是一種磁感應傳感器，可以檢測磁場的極性，將磁場的極性變成電信號，送給對應的晶體管的控制極。定子繞組中的勵磁電流是根據霍爾元件的信號進行切換，這樣就可以形成旋轉磁場，驅動轉子旋轉。 霍爾元件上下經限流電阻接到直流電源上，有偏流流過使晶體管按照對應方向截止或導通。（如上圖所示），這樣在定子W1線圈與定子W2、W3定子線圈中，它受霍爾元件變化檢測的信號而改變，形成旋轉運動。一般霍爾元件安裝在無刷直流電機靠近轉子磁極的位置。 上述無刷直流電機結構中有兩個死區(qū)，即當轉子轉到N、S極之間的位置為中性點，在此位置霍爾元件感受不到磁場，因而無輸出，則定子繞組也會無電流，電機只能靠慣性轉動，如果恰好電動機停在此位置，則會無法啟動。為了克服上述問題，人們在實線中也開發(fā)出多種方式。 無刷直流電機的內部結構示意圖。它在泡機中設有三霍爾元件按120o分布，轉子為單極（N、S）永久磁鋼，定子繞組為3組，它由6個晶體三極管Ⅴ1~V6驅動各自的繞組，轉子位置的檢測由兩個霍爾元件擔任。圖中標注（紅1）的指向。在轉子磁極旋轉過程中，當N極靠近霍爾元件HG1時，它會感應磁場信號，并轉換成相應極性的電信號，如此輪回。繞組L1中有電流，L2中無電流，L1產生的磁場S極會吸引N極，并排斥S極，使轉子逆時針方向旋轉。

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