基于逐相旋转坐标变换的无刷直流电机转子磁场定向瞬时转矩控制技术

转子磁场定向无刷直流电机等效模型所具有的d轴转子磁链为恒值、q轴转子磁链始终为零的特征,是构建高性能无刷直流电机瞬时转矩控制系统的有利条件。但是传统的等功率3s/2r坐标变换无法使无刷直流电机得到转子磁场定向等效模型。为此,提出一种基于逐相旋转坐标变换的转子磁场定向方法,即对每相转子磁链逐一进行旋转坐标变换得到各相绕组的转子磁场定向等效模型,再以功率守恒为原则进行三相合成,得到无刷直流电机转子磁场定向等效模型。鉴于该转子磁场定向等效模型中电磁转矩仅与q轴电流成正比而与d轴电流无关,理论推导出直轴电枢反应磁动势、瞬时电磁转矩各自与d、q轴电流之间的关系式,构建了具有无增磁/去磁电枢反应的瞬时转矩控制系统。最后,通过Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了所提控制技术的可行性和有效性。     

基于转子永磁体磁场定向的无刷直流电机转矩脉动抑制

无刷直流电机由于非正弦的主磁场分布和反电动势波形,在方波电流驱动下产生较大转矩脉动。为此提出一种基于转子永磁体磁场定向的转矩脉动抑制方法。首先,通过分析无刷直流电机转子永磁体磁场定向dq同步旋转坐标系下的等效模型,得出该坐标系下d轴电枢反应和电磁转矩各自取决于dq轴电流的结果;其次,给出了以变换前后绕组产生的d轴电枢反应和电磁转矩不变为原则的三相电流和dq轴电流之间变换方法;最后,利用该变换方法,得到所需dq轴电流对应的三相电流,并对该电流进行闭环控制,进而实现无助磁和去磁的瞬时恒定转矩控制。所提方法通过Matlab仿真和DSP实验验证了其可行性和有效性。     

提高无刷直流电机转矩电流比的提前换相角研究

介绍了一种计算提前换相角以提高无刷直流电机转矩电流比的方法。无刷直流电机由电角度120°的方波电流所驱动,每转动60°电角度时,电机相电流必须换相一次。由于无刷直流电机绕组中的电感作用,相电流换相时会引起相位滞后且偏离理想方波电流,这些非理想特性会减少电机的转矩电流比,改进换相的时间即通过计算提前换相角对电机进行提前换相可以提高转矩电流比。实验中对额定功率20W,额定转速20000r/min的无刷直流电机进行了仿真,结果证明了所提计算方法的有效性。     

无刷直流电机离散滑模观测器直接转矩控制

分析了非理想反电势下无刷直流电机传统脉宽调制电流控制产生电磁转矩脉动的原因。为便于计算机控制,采用离散滑模观测器获取无刷直流电机反电势,进而完成电磁转矩的估算,并证明了离散滑模观测器的到达条件和稳定条件。在此基础上,提出无刷直流电机直接转矩控制。该方法采用转矩滞环的输出和磁极位置来选择电压空间矢量,可有效抑制非理想反电势和低速换相电磁转矩脉动。仿真结果证明了其正确性。     

凸极式永磁无刷直流电机直接转矩控制研究

提出并分析研究了一种凸极式永磁无刷直流电机定子磁链幅值不控型直接转矩控制策略。结合凸极式永磁无刷直流电机及其两相导通工作特点,全面建立起两相导通时电压矢量对电磁转矩控制理论。采用转矩单环控制,根据转矩滞环比较输出和定子磁链位置给出所施加的电压矢量,实现转矩的快速控制。推导出两相静止坐标系下电磁转矩计算模型,并针对实际无刷电机转子反电势既非理想梯形波,又非正弦波的情况,提出采用查表方式获得转矩观测所必需的转子反电势和转子磁链方法。实验结果表明,所提控制方案具有快速的动态响应和良好的稳态性能。     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

无刷直流电机的直接转矩控制研究

直接转矩控制在正弦波交流电机方面的研究已趋于成熟,在反电势梯形波的电机研究方面相对较少.通过分析无刷直流电机直接转矩控制的基本原理,合理地选择空间电压矢量,将直接转矩控制技术应用于无刷直流电机的控制.运用Matlab/Simulink对其进行仿真,结果表明,永磁无刷直流电机转速响应迅速,转矩脉动非常小,取得了良好的控制...     

永磁无刷直流电机转矩脉动抑制的分析与仿真

本文利用无刷直流电机的数学模型 ,推导并仿真分析了任意平顶宽度梯形波反电动势无刷直流电动机在矩形波和正弦波两种电流驱动下的转矩脉动情况 ,得出在梯形波反电势平顶宽度减小到一定数值后 ,采用正弦电流驱动更有利于减小电磁转矩脉动     

永磁无刷直流电机转矩脉动抑制的分析与仿真

本文利用无刷直流电机的数学模型，推导并仿真分析了任意平顶宽度梯形波反电动势无刷直流电动机在矩形波和正弦波两种电流驱动下的转矩脉动情况，得出在梯形波反电势平顶宽度减小到一定数值后，采用正弦电流驱动更有利于减少电磁转矩脉动。     

基于最优电流矢量的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

由于逆变器母线电压、绕组电感及电势因素的影响,无刷直流电机的换相转矩脉动严重影响其在高精度场合的应用。为此,提出一种基于最优电流矢量的无刷直流电机驱动方法。首先,在两相静止坐标系下分析方波驱动方式的换相过程,并从矢量的角度给出电机高速、低速换相转矩脉动的产生原因;然后,推导出最优电流矢量表达式,该矢量可同时满足瞬时功率恒定和电流矢量幅值最小。该方法将电流矢量作为控制对象,通过保证电流矢量的幅值和角度等于给定量,实现电机的无换相转矩脉动运行。与方波驱动方法相比,该方法不区分正常导通区间和换相区间,简化了调制方式,提高了控制方法的可靠性。通过实验验证了所提驱动方法的可行性和有效性。     

一种减小无刷直流电机转子涡流损耗以及铜耗的驱动方法

基于三相六状态方波驱动方法的无刷直流电机电流谐波较高,转子涡流损耗较大,易造成永磁体过热不可逆退磁。同时,较大的铜耗易导致电机绕组温升过高,降低电机可靠性。提出一种基于电流规划的无刷直流电机驱动方法,该方法以三相反电动势作为状态变量,以电机转矩作为限定条件,以三相电流有效值最小作为优化目标,得出两相电流的理论给定解析值,并与两相反馈电流组成电流闭环。分析和仿真表明,与方波驱动方法相比,该驱动方法能使转子涡流损耗以及绕组铜耗明显减小。最后,以一个82W的无刷直流电机为对象搭建测试电路和转子涡流损耗模型,对所提出的方法进行验证。     

非理想反电势的无刷直流电机直接转矩控制研究

无刷直流电机的反电势畸变导致电磁转矩存在原理性脉动。通过分析基于电压空间矢量和磁链控制理论的无刷直流电机直接转矩控制策略,得出了关断相既不影响转矩也不影响磁链的结论,同时针对反电势产生畸变的无刷直流电机控制提出了一种采用电流波形预补偿来减小转矩脉动的直接转矩控制策略。仿真实验的结果证明了该策略的正确性和有效性。     

一种改善BLDCM调速性能的模糊矢量控制策略

针对永磁无刷直流电机(BLDCM)在方波控制时转矩脉动大、电流畸变程度大以及反电势不稳定造成转速波动的问题,本文在分析BLDCM控制方式的基础上,将这些问题的原因归结于控制时的电流换相以及反电势并非理想方波电势。基于此,针对电动汽车BLDCM提出一种基于模糊控制的无刷直流电机矢量控制调速策略,此策略使用模糊控制器对转速误差进行调节,进而增强系统的调速性能;使用矢量控制取代方波控制,进而克服转矩脉动、电流畸变以及反电势不稳定等问题。实验结果表明,本文提出的控制策略能较好地抑制转矩脉动,并使电流以及转速更加平滑稳定。     

梯形波相电流驱动六相感应电机建模与控制

针对交流电机的气隙磁链定向控制具有气隙磁通能被直接测量的优点,但要实现气隙磁链定向控制必须采用派克变换算法,使控制系统复杂化和运算量大等缺点,提出了一种气隙磁链定向控制策略:即六相感应电机梯形波相电流控制。该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换。采用有限元分析,研究六相电机的主要性能,建立六相电机定子相电路模型。整个六相电机驱动系统的性能通过实验完成。结果表明该种控制方案可以真正实现磁链和转矩的独立控制,使控制器结构简单,具有便于实现特点。     

梯形波与正弦波反电势无刷直流电动机特性分析

针对反电势为理想梯形波与理想正弦波的永磁无刷直流电动机,分析了电机在方波驱动120°导通模式下的机械特性、电流波形、换相转矩脉动.推导了反电势为正弦波的无刷直流电动机在方波驱动120°导通模式下的机械特性表达式.通过对这两种电机电流波形的对比分析以及对两者换相电流的数学推导,给出了这两种不同反电势波形的无刷直流电动机在高速和低速时两者电流波形、换相转矩脉动差异的原因.建立了两种电机的仿真模型,仿真结果进一步验证了分析的正确性.实际工程中,无刷直流电动机的反电势波形很难达到理想的梯形波,介于理想梯形波与理想正弦波之间,该研究对无刷直流电动机的设计与控制具有一定的参考意义.     

非理想反电动势无刷直流电机的转矩脉动抑制仿真研究

在伺服系统中要求电机转速平稳,抑制转矩脉动是实现转矩平稳的关键,而非理想反电势会引起较大转矩脉动。为了有效平滑无刷直流电机转矩,分析了两种不同的方法：根据定子电流和反电势与转矩表达式的关系,对于一台给定的电机,只要其反电势一定,通过优化定子电流就可以消除主要的转矩谐波分量,从而达到减小转矩波动的目的;通过坐标变换在厶=0时求解产生恒定电磁转矩所需的q轴电流,并在dq坐标系下通过矢量控制对q轴参考电流进行跟踪实现转矩脉动抑制。利用MATLAB／SIMULINK仿真平台建立系统的仿真模型,对系统模型进行仿真和分析并比较了这两种方法的特点,为实际电机的控制提供了研究方向。     

无刷直流电动机换相分析和电流转矩解析表达式

为了获得计时电阻和电感的无刷直流电动机的平均电磁转矩的解析表达式,通过对反电势梯形波平顶120°的三相无刷直流电动机换相过程进行分析,得到考虑绕组电磁时间常数的平均电流和平均电磁转矩解析解,并以两个典型样机实测数据与计算结果对比验证。给出的计算公式可用于工程计算和分析研究。     

考虑转矩脉动最小化的无刷直流电机直接转矩控制系统

主要阐述了以转矩脉动最小化为目的的无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制技术。传统的无刷直流电机直接转矩控制系统通常因采用一个周期一个电压矢量和低电感,造成较大的相电流和转矩抖动,故选取了滞环转矩控制和PWM方式相结合的转矩控制方式。此外,该直接转矩控制系统在两相半桥120°导通方式下,每120电角度发生一次较大的换相转矩脉动,因此在详细分析产生转矩脉动根源的基础上,提出了正负参考转矩下的新半桥调制模式开关管状态查询表。最后,所提直接转矩控制系统的转矩脉动最小化方案通过四象限运行时的Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了其可行性和有效性。     

无刷直流电动机电流波形分析

着重分析无刷直流电动机(BLDCM)电枢电流波形。理论上,由于BLDCM的转子采用永磁体励磁,电机气隙理想磁场为梯形波磁场,当采用方波电压控制时,电枢电流应为方波电流,而实际上电流波形并非方波,其主要原因是由于绕组反电势并非理想梯形波。     

梯形波相电流驱动下六相感应电机转矩研究

针对多相电机控制模式复杂性的特点,本文提出一种新颖的控制方式:六相感应电机梯形波相电流控制.该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换.本文主要通过理论分析计算、有限元分析和实验测量数据来研究梯形波相电流驱动下六相感应电机输出转矩性能,并对磁势解耦时的参数k进行了理论分析和计算.输出转矩的理论分析、有限元分析和实验结果是一致的,表明了分析模型的正确性以及该控制策略可以从真正意义上模拟直流电机的转矩输出性能.