电动推杆

  永磁电动推杆本质上是交流电机,它的定子上安放有多相交流绕组?由于它的运行机理和普通交流电动机不同,其绕组相数可以有多种选择,原则上可从单相,2,3,4,5,6,7,…到十多相?

  电动推杆各相绕组之间的连接方式常见的为星形绕组和封闭绕组两种?星形绕组是将每相绕组的尾连接在一起(称为绕组的中点),再将每相绕组的头连接到电子换相开关?封闭绕组是将一相绕组的尾连接到下一相绕组的头,全部绕组首尾连接形成封闭回路,再将每个连接点连接到电子换相开关?但由于电机运转时在封闭绕组中可能存在谐波电流环流使损耗增加,电机效率降低,因此无刷电机大多数采用星形绕组接法

  在电子驱动器中,连接电机绕组的电子换相电路典型拓扑结构可分为半波单极性电路和全波双极性电路两大类?半波单极性电路又称为非桥式电路,电机每相绕组的通电和关断由各自一个电子开关的开闭控制,电机绕组只有单方向电流流过,每相独立供电操作和结构简单,与双极性电路相比电子开关数减少一半,控制电路成本较低?但绕组利用率低,效率不高,电机单位体积输出转矩和功率较低,所以实际应用得也不多?局限用于小功率电机的驱动?

  全波双极性电路又称为桥式电路,每相绕组都可能流过正反双向电流?电路结构上它又可分为H桥式电路和全桥式电路?H桥式电路中,每相绕组由4个电子开关组成的H桥电路驱动,如图3-1所示?全桥式电路中,每相绕组由两个电子开关组成的半个H桥电路驱动,如图3-5所示?显然,对于同一个m相的电机,H桥式电路的电子开关数是全桥式电路的一倍,所以通常都是采用全桥式电路?两相绕组电机比较特殊,只能采用H桥式电路两相绕组分别由两个H桥电路驱动(共8个电子开关),和常用的三相电机(共6个电子开关)相比,电子开关数较多,转矩波动较大,没有特别的优点,所以比较少用?下面,我们主要是讨论全桥式电路(或简称为桥式电路)驱动的星形绕组电机?次

  电动推杆电子换相电路还有其他的拓扑结构

  多相绕组由它们的各相绕组导通方式的不同,得到不同的性能?多相方波永磁电动推杆借助于转子位置传感器,根据转子磁场位置,确定其定子多相绕组的通电状态?对于全桥式电路驱动,m相定子绕组在任意时刻处于通电状态的相数可选择为m?m-1?m-2?m-3?…?但是为了能够提高绕组利用率,下面只讨论同时通电相数选择为m?m-1的情况?例如,选择为m-1时,即总有一相绕组处于断电状态?在一个工作周期内,每相绕组正向导通180°(m-1)/m电角度,断电180°/m电角度,然后反向导通180°(m-1)/m电角度,再断电180°°/m电角度?各相绕组之间相位差为180°/m电角度?即一个工作周期划分为2m个状态?这样,我们可以用正向导通角度作为绕组不同导通方式的标志?有时也以个状态下同时通电相数作为绕组不同导通方式的标志?

  例如,常用的三相绕组中,m=3?当同时通电相数为m-1=2时,在一个工作周期内每相绕组正向导通180°(m-1)/m=120°电角度,断电180°/m=60°电角度,然后反向导通180°(m-1)/m=120°电角度,再断电180°/m=60°电角度?即一个工作周期划分为2m=6个状态?我们称之为三相120°导通方式,或有文献称之为两两导通方式,或称之为三相6状态方式?三相电机也可以采用180°导通方式,同时通电相数选择为m=3

  对于非桥式电路驱动,m相定子绕组在任意时刻处于通电状态的相数不可能选择为m,最大同时通电相数较少,绕组利用率较低?

  分析表明,相数m的增加,有利于降低换相引起的转矩波动?但是,随之逆变桥的开关数要增加,控制器成本成为相数增加的主要制约因素?所以在本章中,我们只讨论五相以下常见绕组连接与导通方式,并就绕组的相数?导通角?连接方式的进行比较分析,给出正确选择的意见?