序言：一個多世紀以來，電動機作為機電能量轉換裝置，其應用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領域以及人們的日常生活中。其主要類型有同步電動機、異步電動機和直流電動機三種。由于傳統(tǒng)的直流電動機均采用電刷以機械方法進行換向，因而存在相對的機械摩擦，由此帶來了噪聲、火化、無線電干擾以及壽命短等弱點，再加上制造成本高及維修困難等缺點，從而大大限制了它的應用范圍，致使目前工農業(yè)生產(chǎn)上大多數(shù)均采用三相異步電動機。針對上述傳統(tǒng)直流電動機的弊病，早在上世紀30年代就有人開始研制以電子換向代替電刷機械換向的直流無刷電動機。經(jīng)過了幾十年的努力，直至上世紀60年代初終于實現(xiàn)了這一愿望。上世紀70年代以來，隨著電力電子工業(yè)的飛速發(fā)展，許多高性能半導體功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、IPM等相繼出現(xiàn)，以及高性能永磁材料的問世，均為直流無刷電動機的廣泛應用奠定了堅實的基礎。由于直流無刷電動機既具有交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優(yōu)點，又具備直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優(yōu)點，故在當今國民經(jīng)濟各領域應用日益普及。三相直流無刷電動機的基本組成：直流無刷永磁電動機主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分組成。其定子繞組一般制成多相（三相、四相、五相不等），轉子由永久磁鋼按一定極對數(shù)（2p=2,4,）組成。圖1所示為三相兩極直流無刷電機結構，圖1三相兩極直流無刷電機組成三相定子繞組分別與電子開關線路中相應的功率開關器件聯(lián)結，A、B、C相繞組分別與功率開關管V1、V2、V3相接。位置傳感器的跟蹤轉子與電動機轉軸相聯(lián)結。當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉矩，驅動轉子旋轉，再由位置傳感器將轉子磁鋼位置變換成電信號，去控制電子開關線路，從而使定子各項繞組按一定次序導通，定子相電流隨轉子位置的變化而按一定的次序換相。由于電子開關線路的導通次序是與轉子轉角同步的，因而起到了機械換向器的換向作用。圖2為三相直流無刷電動機半控橋電路原理圖。此處采用光電器件作為位置傳感器，以三只功率晶體管V1、V2和V3構成功率邏輯單元。圖2三相直流無刷電動機三只光電器件VP1、VP2和VP3的安裝位置各相差120度，均勻分布在電動機一端。借助安裝在電動機軸上的旋轉遮光板的作用，使從光源射來的光線一次照射在各個光電器件上，并依照某一光電器件是否被照射到光線來判斷轉子磁極的位置。圖3開關順序及定子磁場旋轉示意圖圖2所示的轉子位置和圖3a）所示的位置相對應。由于此時廣電器件VP1被光照射，從而使功率晶體V1呈導通狀態(tài)，電流流入繞組A-A，該繞組電流同轉子磁極作用后所產(chǎn)生的轉矩使轉子的磁極按圖3中箭頭方向轉動。當轉子磁極轉到圖3b）所示的位置時，直接裝在轉子軸上的旋轉遮光板亦跟著同步轉動，并遮住VP1而使VP2受光照射，從而使晶體管V1截至，晶體管V2導通，電流從繞組A-A斷開而流入繞組B-B，使得轉子磁極繼續(xù)朝箭頭方向轉動。當轉子磁極轉到圖3c）所示的位置時，此時旋轉遮光板已經(jīng)遮住VP2，使VP3被光照射，導致晶體管V2截至、晶體管V3導通，因而電流流入繞組C-C，于是驅動轉子磁極繼續(xù)朝順時針方向旋轉并回到圖3a）的位置。PreambleMorethanacentury,electricmotorsasanelectronicandmechanicalenergyconversiondevice,itsapplicationscoverallareasofthenationaleconomyandpeoplesdailylife.Themaintypesofsynchronousmotor,asynchronousmotorandthreekindsofDCmotor.BecauseofthetraditionalDCmotorusingbrushbymechanicalmethodstochange,sothereisarelativelymechanicalfriction,theresultingnoise,cremation,radiointerference,aswellasashorterlife-span,suchasweakness,coupledwithhighmanufacturingcostsandmaintenancedifficultiesdisadvantage,therebygreatlylimitingitsscopeofapplication,withtheresultthatthemajorityofcurrentindustrialandagriculturalproductionarethree-phaseasynchronousmotor.ToaddresstheabovedrawbacksofthetraditionalDCmotor,asearlyasthe30sinthelastcentury,somestartedtodevelopanelectronicexchangetoreplacethemechanicalbrushcommutationofbrushlessDCmotor.Afterdecadesofeffort,untilthelastcentury,theearly60sfinallyrealizethisdesire.Sincethe70soflastcentury,withthepowerelectronicsindustry,therapiddevelopmentofmanyhigh-performancepowersemiconductordevices,suchasGTR,MOSFET,IGBT,IPM,etc.aswellastheadventofhigh-performancepermanentmagnetmaterialsarebrushlessDCmotorwidelyusedtolayasolidfoundation.BecauseofbrushlessDCmotorMotorcommunicatebothsimplestructure,reliableoperation,easymaintenance,suchasaseriesofadvantages,butalsotheoperationofDCmotorwithhighefficiency,non-excited,aswellasspeedperformanceandwearandtear,andmanyotheradvantages,itisintodaysnationaleconomyapplicationsbecomeincreasinglypopular.Three-phasebrushlessDCmotorofthefundamentalcomponentFigure1Three-phasebipolarbrushlessDCmotorcomponentBrushlessDCpermanentmagnetmotormainbodybythemotor,positionsensorsandelectronicswitchingcircuitiscomposedofthreeparts.Itsstatorwindingsgenerallymadeofmulti-phase(three-phase,four-phase,five-phaserange),bythepermanentmagnetrotoraccordingtoacertainnumberofpolepairs(2p=2,4,.)components.ShowninFigure1forthree-phasebipolarbrushlessDCmotorstructure,Three-phasestatorwindings,respectively,withtheelectronicswitchcircuitcorrespondinglinkpowerswitchingdevices,A,B,Cphasewindings,respectively,withthepowerswitchV1,V2,V3phase.Rotorpositionsensortrackinglinkedwiththemotorshaft.Whenthestatorwindingsofaphaseelectricity,thecurrentandtherotorpermanentmagnetpolesofthemagneticfieldgeneratedbytheinteractiontorquegeneratedtodrivetherotorrotationpositionsensorbytherotormagnetpositionwillbeconvertedintoelectricalsignals,tocontrolelectronicswitchcircuit,sothatthestatorwindingsaccordingtoacertainorderofconduction,statorphasecurrentwithrotorpositionchangesintheorderaccordingtoacertainphase.Becauseoftheelectronicswitchtheorderofconductionlinesaresynchronizedwiththerotorangle,whichhasplayedamechanicalcommutatortotheroleexchange.Figure2forthethree-phasebrushlessDCmotor-controlledhalfbridgecircuitschematic.OptoelectronicdevicesusedhereasapositionsensortothreepowertransistorsV1,V2andV3constitutealogicalunitpower.Figure2Three-phasebrushlessDCmotor3optoelectronicdevicesVP1,VP2andVP3oftheinstallationlocationofthedifferencebetweenthe120degrees,uniformlydistributedinthemotorend.Installedonthemotorshaftw