无刷直流电机的电感效应 直流电机的特点是电感L、电阻R 和反电动势E 串联。反电动势是由磁感应产生的电压,它与施加的电压相反,并且与电机速度成正比。显示了PWM 接通和PWM 断开时的电机。 现在,为了简单起见,我们不考虑反电动势。当向R L 电路施加电压或切断电压时,电感器将阻止电流的变化。向R L 电路施加电压U,电流将遵循一阶指数上升,其动态取决于由L / R 比决定的电时间常数τ。在经过5 倍时间常数后,它将逐渐达到稳态值,即99.7%的U/R。 当R L 电路放电时,将观察到相同的指数行为。实际上,无刷直流放大器具有相当高的PWM 频率,电流不容易达到稳态。该频率通常高于50 k H z,因此在每个换相步骤中,有足够的周期对电流进行适当调制。对于50k H z 的PWM 频率,关闭和打开晶体管的周期时间等于20μs。考虑到六步换向,一个以40000 r p m(667H z)运行的单极对电机的一次换向时间,需要250μs。这样,在一步换向期间,至少有250/20=12.5 个PWM 周期。
无刷直流电机的电气时间常数τ 为几百微秒。因此,在每个PWM 周期内,电流将有时间作出反应。但是,机械时间常数在几毫秒范围内,因此机械时间常数和电气时间常数之间的系数为10。因此,当电压以典型PWM频率切换时,电机转子本身没有足够的时间响应。几千Hz 的低PWM 频率可能会导致转子振动和可听见的噪音。建议使用高于可听频率的频谱,即至少高于20 kHz。
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