由于bldcm采用方波電流驅動,因此不能用坐標變換的方法來分析電機的啟動轉矩。這里對每換相區域取平均轉矩的方法來進行分析。
因此,上文電機正常啟動的條件變為:
i.啟動時,電機平均轉矩方向與給定轉向一致;
ii.轉動后,平均轉矩的方向保持不變。
當滿足條件ii,但不滿足條件i時電機將發生反轉;當條件ii不滿足時電機不能轉動。
下面就針對上文提出的兩種故障情況加以分析。
由bldcm的控制方法知,任意時刻(這里不考慮換相時間)只有兩相通電,且其反電動勢極性相反。因此,如果將通電兩相互換,其產生的轉矩就反向。對于第一類故障,從時間上分,可以分兩種情況,其一是電動勢過零相由于接錯而通過了電流。針對模式2,在圖3的90°~150°區間,由于a、b兩相互換,b相平均轉矩為零。此時,平均轉矩由c相決定,其方向與給定轉向一致。其二當c相發生電動勢過零時,a、b兩相電流與反電勢方向相反,產生的平均轉矩與給定轉向相反,如圖3的210°~270°區間。從而無法滿足上文提出了條件ii,從而電機無法啟動。
對于第二類故障,由于三相都接錯,因此在任何時刻對于反電動勢過零相都存在電流,且在該扇區內的平均轉矩為零。電機的平均轉矩由另一電流相決定。針對模式5,在30°~90°的換相區間內,c相反電勢過零,其平均轉矩為零。而b相通入與其反電動勢相反的電流,從而產生了反向平均轉矩。與30°~90°區間類似,對于任意一個換相區間,由于反電動勢過零相均通入了電流,且其平均轉矩為零。而由于相序的錯誤,另一電流相產生的平均轉矩必為反向轉矩,從而滿足條件ii,不滿足條件i,電機反向轉動。
這里需要指出的是,在第二類故障中,由于反電動勢過零相不產生平均轉矩,因此在同樣負載下,此類故障時電機電流會增加較多。
故障檢測原理
檢測原理分析
對于永磁電機來說,當定子合成電流矢量的方向與轉子磁場的方向不重合時,必然存在電磁轉矩。該轉矩迫使電機轉向合成電流矢量的方向。因此,在電機轉動過程中,需要實時的改變定子輸出電流矢量的方向,從而使電磁轉矩保持不變。對bldcm來說,當三相全橋電路輸出電流矢量不變時,電機轉子就會轉動到該處。如圖3中當t3、t6管始終導通時,電機轉子就會轉到a相繞組和b相繞組反軸線的中線處,并由此可以獲得霍爾元件的狀態。根據霍爾信號狀態的不同可以判斷出實際的連接序列。圖4是輸出的6個電流矢量方向和霍爾信號狀態的對應關系。圖4中內層的數字代表了霍爾信號的狀態,外層標注了開關管的導通狀態。
這里通過控制輸出電壓矢量來獲得相應的電流矢量。當發生相序故障時,本文中使開關管t3、t6導通,此時輸出的電流矢量位于第4扇區,如果沒有相序故障,此時霍爾信號的狀態為4。表2列出了六中不同連接方式對應的霍爾信號狀態。
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