抑制無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)因其功率密度高、控制簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。但是與永磁同步電機(jī)(PMSM)相比，BLDCM最突出的問(wèn)題就是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，這會(huì)降低電力傳動(dòng)系統(tǒng)控制特性，甚至損壞電機(jī)軸承，降低電機(jī)壽命，并帶來(lái)振動(dòng)、諧振、噪聲等一系列問(wèn)題。
　　本研究首先全面的分析了BLDCM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因?？紤]到電機(jī)本體反電勢(shì)(back-EMF)畸變的普遍情況，本論文分別討論了具有理想反電勢(shì)和非理想反電勢(shì)的電機(jī)在常用的調(diào)

2、壓調(diào)速系統(tǒng)中和電流閉環(huán)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，詳細(xì)闡述了傳導(dǎo)和換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因。接著，針對(duì)理想反電勢(shì)的BLDCM，為了同時(shí)抑制傳導(dǎo)和換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提出了一種新型功率變換器，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制算法。這種功率變換器的輸出電壓能夠在高低壓之間進(jìn)行切換，在傳導(dǎo)期間，變換器通過(guò)調(diào)節(jié)低壓端的輸出電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而在換相期間，變換器輸出高壓來(lái)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩跌落。由于該控制方案使用調(diào)壓調(diào)速，因此消除了由逆變器斬波引起的傳導(dǎo)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，而換相期間又通過(guò)使用高電壓

3、的方法補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩跌落，因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)抑制傳導(dǎo)轉(zhuǎn)矩和換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。然后，針對(duì)非理想反電勢(shì)的BLDCM，為了抑制反電勢(shì)畸變引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提出了一種平均轉(zhuǎn)矩控制的方法。這種方法使用單周期控制的思想，在每個(gè)控制周期內(nèi)使電機(jī)輸出的平均轉(zhuǎn)矩等于給定轉(zhuǎn)矩，因?yàn)榭刂浦芷诤芏?，可以?shí)時(shí)的控制輸出轉(zhuǎn)矩，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。對(duì)于轉(zhuǎn)矩觀測(cè)，該方法通過(guò)檢測(cè)每個(gè)周期內(nèi)輸入系統(tǒng)的能量間接觀測(cè)輸出的平均轉(zhuǎn)矩，只需檢測(cè)母線電壓和電流即可實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)方法相比，這種方法省去了反

4、電勢(shì)觀測(cè)的復(fù)雜環(huán)節(jié)，能夠適用于任何畸變程度的反電勢(shì)，通用性強(qiáng)；而且不需要轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確位置信息，沒有附加的測(cè)量角度的裝置或者估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的復(fù)雜算法，系統(tǒng)成本低，對(duì)微處理器要求低。最后，針對(duì)非理想反電勢(shì)的BLDCM，為了同時(shí)抑制反電勢(shì)畸變和換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提出了一種使用重疊換相的平均轉(zhuǎn)矩控制。在傳導(dǎo)區(qū)間，平均轉(zhuǎn)矩控制可以確保在每個(gè)控制周期內(nèi)使輸出平均轉(zhuǎn)矩等于給定轉(zhuǎn)矩，而在換相期間，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在高速重載時(shí)，平均轉(zhuǎn)矩控制會(huì)失效。因此本方法使用重