無刷直流電機控制技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、論文以無刷直流電機的控制技術(shù)及應(yīng)用為對象，對無刷直流電機建模仿真、電機調(diào)速系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制、無刷直流電機的直接轉(zhuǎn)矩控制以及電動車用無刷直流電機的低損耗運行控制等問題進行了研究。
　　 為使電機控制系統(tǒng)模型更接近物理實際并易于仿真實現(xiàn)，提出一種無刷直流電機轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)建模仿真方案。指出Matlab Simulink自帶逆變器模塊不能應(yīng)用于無刷直流電機120°導(dǎo)通建模，通過編寫函數(shù)構(gòu)建合適的逆變器模型并進行仿真；改進

2、了電磁轉(zhuǎn)矩仿真計算與電流檢測方式。將所建模型仿真結(jié)果與系統(tǒng)實驗波形進行對比，實驗結(jié)果驗證了該仿真模型的有效性。
　　 為抑制無刷直流電機控制換相轉(zhuǎn)矩脈動，在PWM-ON調(diào)制基礎(chǔ)上，以保證非換相相電流恒定為控制目標，將換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動作為系統(tǒng)擾動，設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)電流調(diào)節(jié)器。利用其響應(yīng)快速、對擾動不敏感特性來抑制內(nèi)外干擾的影響，并進行了魯棒性證明和轉(zhuǎn)矩脈動減小分析。仿真與實驗表明，所提出的變結(jié)構(gòu)控制策略能有效減小換相轉(zhuǎn)矩脈動，是

3、無刷直流電機控制中一種新穎的改進控制方式。
　　 針對無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)矩的未知時變特性，設(shè)計了一種擾動觀測器對負載轉(zhuǎn)矩擾動進行觀測及補償。在此基礎(chǔ)上，提出電機轉(zhuǎn)速變結(jié)構(gòu)魯棒控制器，以提高系統(tǒng)的魯棒性和控制精度。仿真試驗表明，所設(shè)計的控制器對負載擾動和參數(shù)攝動的魯棒性較好，具有較高的速度跟蹤精度和較好的動態(tài)性能，滿足調(diào)速系統(tǒng)的控制要求。
　　 為解決無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制(BLDCM DTC)中磁鏈觀測控制困難

4、、轉(zhuǎn)矩估算復(fù)雜等問題，研究了一種結(jié)構(gòu)簡化的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制方案：在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)運行時省去了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制中的磁鏈觀測控制環(huán)節(jié)，采用反電勢形狀函數(shù)法簡化了電磁轉(zhuǎn)矩的計算。新方法儀根據(jù)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)輸出和當前轉(zhuǎn)子磁鏈所在扇區(qū)選擇所施加的空間電壓矢量，簡化了控制結(jié)構(gòu)，降低了控制成本。仿真和實驗結(jié)果證明該方法可行、有效，控制結(jié)構(gòu)簡單，保持了直接轉(zhuǎn)矩控制固有的轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點，易于工程實現(xiàn)。
　　 定子磁鏈給定是BLDCM DTC研究

5、的關(guān)鍵問題，對DTC控制性能有著重要影響。首先分析了理想的磁鏈空間矢量運行軌跡，作為定子磁鏈給定設(shè)計的參考。將定子磁鏈分解為永磁轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈與定子繞組電樞反應(yīng)磁鏈。轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈由反電勢積分得到，采用參考電流函數(shù)設(shè)計了電樞反應(yīng)磁鏈給定方法，將兩部分結(jié)合給出了BLDCM DTC定子磁鏈給定方案。理論分析表明基于該方案的給定磁鏈與理想磁鏈軌跡一致，仿真試驗結(jié)果驗證了其有效性，適用于BLDCM DTC運行。
　　 為降低電動車功率、元件