無刷直流電動機直接自控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、無刷直流電動機最大的特點是以位置傳感器--電子邏輯電路和功率開關電路共同構成的電子換向器代替機械換向器和電刷構成的換向裝置。它既具備了交流電機運行可靠、結(jié)構簡單、維護方便等的優(yōu)點,而且還有直流電機的一些優(yōu)點,如運行效率高、噪聲低及調(diào)速性能好等,體積小、重量輕、壽命長,因此它在國民經(jīng)濟各部門、軍工行業(yè)、航空航天、家用電器等方面都得到了廣泛的應用。但是,由于存在轉(zhuǎn)矩脈動,使無刷直流電動機不能應用于高性能的速度控制、高精度位置控制以及低噪音等

2、場合。所以考慮從改進控制方法方面提高電機運行性能,以擴大其應用領域。
　　 直接轉(zhuǎn)矩控制具有控制結(jié)構簡單、轉(zhuǎn)矩響應速度快、動靜態(tài)性能良好等諸多優(yōu)點,將其引入到無刷直流電動機,在保持無刷直流電動機結(jié)構簡單等優(yōu)點的同時提高了系統(tǒng)的運行性能。迄今為止,直接轉(zhuǎn)矩控制技術在異步電動機和正弦波永磁同步電動機上已經(jīng)被成功應用,但將其引入無刷直流電動機還處在研究階段,因此,本文的研究具有理論和現(xiàn)實意義。
　　 本文研究的重點是無刷直流電

3、動機的直接自控制策略。由于關斷相的存在,無刷直流電動機的直接轉(zhuǎn)矩控制方案難以實現(xiàn),計算復雜。因此,將直接自控制方案引入到無刷直流電動機中來解決關斷相的問題。該系統(tǒng)采用了三三導通運行方式,系統(tǒng)結(jié)構較簡單,計算量大大減小,實現(xiàn)起來較為容易,電機的運行性能也有所提高。本文首先介紹了無刷直流電動機的基本構成和工作原理。由于無刷直流電動機的反電動勢波形為梯形波,含有大量的高次諧波,氣隙磁場呈非正弦分布,而交、直軸坐標系變換原理只適用于氣隙磁場為正

4、弦分布的電動機,因此,本文采用直接利用電動機原有相變量的方法建立了無刷直流電動機的數(shù)學模型。這種方法使用方便,計算量小,而且得到的結(jié)果較為準確。在理解直接自控制原理的基礎上,以Matlab/Simulink仿真軟件為平臺,對整個無刷直流電動機直接自控制系統(tǒng)建立了仿真模型,并得出仿真結(jié)果。通過對定子磁鏈軌跡、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應、反電動勢、相電流、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩等波形的分析可知,定子磁鏈的運動軌跡為正六邊形；具有快速動態(tài)響應；反電動勢波形為梯形波；穩(wěn)