無刷直流電機的電感效應 直流電機的特點是電感L、電阻R 和反電動勢E 串聯。反電動勢是由磁感應產生的電壓,它與施加的電壓相反,并且與電機速度成正比。顯示了PWM 接通和PWM 斷開時的電機。 現在,為了簡單起見,我們不考慮反電動勢。當向R L 電路施加電壓或切斷電壓時,電感器將阻止電流的變化。向R L 電路施加電壓U,電流將遵循一階指數上升,其動態取決于由L / R 比決定的電時間常數τ。在經過5 倍時間常數后,它將逐漸達到穩態值,即99.7%的U/R。 當R L 電路放電時,將觀察到相同的指數行為。實際上,無刷直流放大器具有相當高的PWM 頻率,電流不容易達到穩態。該頻率通常高于50 k H z,因此在每個換相步驟中,有足夠的周期對電流進行適當調制。對于50k H z 的PWM 頻率,關閉和打開晶體管的周期時間等于20μs。考慮到六步換向,一個以40000 r p m(667H z)運行的單極對電機的一次換向時間,需要250μs。這樣,在一步換向期間,至少有250/20=12.5 個PWM 周期。
無刷直流電機的電氣時間常數τ 為幾百微秒。因此,在每個PWM 周期內,電流將有時間作出反應。但是,機械時間常數在幾毫秒范圍內,因此機械時間常數和電氣時間常數之間的系數為10。因此,當電壓以典型PWM頻率切換時,電機轉子本身沒有足夠的時間響應。幾千Hz 的低PWM 頻率可能會導致轉子振動和可聽見的噪音。建議使用高于可聽頻率的頻譜,即至少高于20 kHz。
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