抑制無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動的驅(qū)動技術(shù)研究.pdf

1、無刷直流電機(BLDCM)因其功率密度高、控制簡單，動態(tài)性能好等特點而得到了廣泛的應(yīng)用。但是與永磁同步電機(PMSM)相比，BLDCM最突出的問題就是轉(zhuǎn)矩脈動大，這會降低電力傳動系統(tǒng)控制特性，甚至損壞電機軸承，降低電機壽命，并帶來振動、諧振、噪聲等一系列問題。
　　本研究首先全面的分析了BLDCM轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因?？紤]到電機本體反電勢(back-EMF)畸變的普遍情況，本論文分別討論了具有理想反電勢和非理想反電勢的電機在常用的調(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，詳細闡述了傳導(dǎo)和換相轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因。接著，針對理想反電勢的BLDCM，為了同時抑制傳導(dǎo)和換相轉(zhuǎn)矩脈動，提出了一種新型功率變換器，并設(shè)計了相應(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行切換，在傳導(dǎo)期間，變換器通過調(diào)節(jié)低壓端的輸出電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，而在換相期間，變換器輸出高壓來補償轉(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，而換相期間又通過使用高電壓

3、的方法補償轉(zhuǎn)矩跌落，因此可以同時實現(xiàn)抑制傳導(dǎo)轉(zhuǎn)矩和換相轉(zhuǎn)矩脈動。然后，針對非理想反電勢的BLDCM，為了抑制反電勢畸變引起的轉(zhuǎn)矩脈動，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，在每個控制周期內(nèi)使電機輸出的平均轉(zhuǎn)矩等于給定轉(zhuǎn)矩，因為控制周期很短，可以實時的控制輸出轉(zhuǎn)矩，抑制轉(zhuǎn)矩脈動。對于轉(zhuǎn)矩觀測，該方法通過檢測每個周期內(nèi)輸入系統(tǒng)的能量間接觀測輸出的平均轉(zhuǎn)矩，只需檢測母線電壓和電流即可實現(xiàn)。與傳統(tǒng)方法相比，這種方法省去了反

4、電勢觀測的復(fù)雜環(huán)節(jié)，能夠適用于任何畸變程度的反電勢，通用性強；而且不需要轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確位置信息，沒有附加的測量角度的裝置或者估計轉(zhuǎn)子位置的復(fù)雜算法，系統(tǒng)成本低，對微處理器要求低。最后，針對非理想反電勢的BLDCM，為了同時抑制反電勢畸變和換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動，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)電機運行在高速重載時，平均轉(zhuǎn)矩控制會失效。因此本方法使用重