無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制及動(dòng)態(tài)仿真.pdf

1、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)(PM-BLDCM)是在有刷直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，隨著功率開關(guān)、電機(jī)控制技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)。它采用電子換相來代替機(jī)械換向，不但具有直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速性能，而且具有體積小、易于控制、可靠性好、受環(huán)境影響小等特點(diǎn)，因而在航天、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、儀器儀表和家用電器等許多工業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。但是無刷直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中所存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題，對(duì)實(shí)現(xiàn)更精確的位置和更高性能的速度控制有較大影響，

2、因此本文將對(duì)如何減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行重點(diǎn)研究。 本文對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，從理論和仿真兩個(gè)方面對(duì)以下幾個(gè)問題展開了研究和討論： (1)以三相無刷直流電動(dòng)機(jī)為例，討論了其組成、導(dǎo)通方式以及工作原理，利用其數(shù)學(xué)模型，在MATLAB工具箱PowerSystemBlock下搭建了仿真模型，并采用雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了其相關(guān)理論的正確性。 (2)研究了反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)方法，重點(diǎn)討論了反電動(dòng)勢(shì)法中相電壓和端

3、電壓兩種檢測(cè)方案，針對(duì)反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)方法和換相點(diǎn)檢測(cè)方法中存在的不足，本文用延遲“90°-α”換相替代了延遲“30°-α”換相，實(shí)現(xiàn)了更寬范圍的準(zhǔn)確換相。與此同時(shí)，考慮到電機(jī)起動(dòng)時(shí)反電動(dòng)勢(shì)過小的原因，采取了“三段式”起動(dòng)的方法，從而保證了電動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確起動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行。 (3)針對(duì)三相無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的不同種類，本文提出了相應(yīng)的抑制方法。在分析了電磁轉(zhuǎn)矩解析公式的基礎(chǔ)上，得出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是由于反電動(dòng)勢(shì)和電流的不理想造成的，然后

4、著重對(duì)由于電流換相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了分析，根據(jù)速度大小的不同，提出了高速區(qū)和中低速區(qū)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制措施，其中PWM調(diào)制只能用于Ud＞4Em的中低速區(qū)，并且討論了五種不同的調(diào)制方式對(duì)電機(jī)換相過程的影響。而重疊換相法卻有更寬的適用范圍，在Ud＜4Em的高速區(qū)依然成立，超前換相法由于導(dǎo)通開始時(shí)間較難確定，因而實(shí)際中用得更多的是滯后換相法。同時(shí)由于換相過程中電流波動(dòng)的影響，參考電流也必須相應(yīng)地改變，從而更好地抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。 (4)在采