基于准Z源网络的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

针对方波驱动的无刷直流电机普遍存在的换相转矩脉动较大的问题,提出了一种基于准Z源网络抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动的方法。在三相桥臂前级增加准Z源网络,换相期间由准Z源网络调整直流母线电压,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,从而有效抑制换相转矩脉动。分析了换相转矩脉动产生的原因,详细介绍了通过增加前级功率变换电路抑制换相转矩脉动的电路拓扑与控制算法。仿真及实验结果表明,该方法能够有效抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动,如采用合适的电路参数,仿真模型中转矩脉动可减少到平均转矩的4.6%以下,实际设计的系统实验可将转矩脉动抑制在平均转矩的12%以下。     

无刷直流电机抑制转矩脉动的方法研究

由于无刷直流电机绕组存在电感,换相时电流无法突变,导致非换相电流存在波动,从而产生换相转矩脉动。提出一种新的电压补偿电路,由4个电力开关管,1个电力二极管,1个电容器组成。通过控制电力开关管导通和关断,在非换相期间,直流电压源对电容充电;在换相期间,直流电压源与电容串联,满足驱动电压等于4倍反电动势幅值,使得关断相电流下降速率与导通相电流上升速率一致,非换相电流波动降低,从而有效抑制换相转矩脉动。通过仿真验证了电压补偿电路能有效地抑制换相转矩脉动。     

基于准Y源网络的BLDCM换相转矩脉动抑制策略

针对无刷直流电机工作时换相转矩脉动较大的现象,研究一种基于准Y源网络的控制策略。将准Y源网络接在逆变桥输入端,换相期间由准Y源网络升压后的输出电压作为母线电压驱动无刷直流电机,保证恒导通相相电流幅值的稳定,有效降低换相转矩脉动。通过对换相转矩脉动产生原理的分析,介绍一种通过功率变换模块调节的控制系统。仿真结果表明,该方法将换相转矩脉动降低到平均转矩的3.5%,有效降低了无刷直流电机的换相转矩脉动,同时提高了电机输出的平均转矩。     

基于带抽头电感准Z源网络的BLDCM控制策略

针对无刷直流电机工作时存在的转矩脉动,分别对换相区和导通区提出不同的抑制策略。换相区在桥式电路输入端接一带抽头电感的准Z源网络,利用该拓扑的高升压增益特性,在换相期间调整直流母线电压等于4倍电机反电动势,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,有效抑制换相时的转矩脉动;导通区采用PWM-ON-PWM调制方法,消除了非导通相的二极管续流现象,电流波动及转矩脉动得到很好地控制。仿真结果显示,换相期间的转矩脉动降低到3.8%,导通区的电流和转矩波形较抑制前更加平稳,证明了系统在换相区和导通区都能有效降低转矩脉动。     

抑制无刷直流电动机转矩脉动的改进型Z源变换器

无刷直流电动机换相时存在转矩脉动的问题,影响了其在高精度领域中的应用。分析了转矩脉动产生的原因,提出了通过改进型的Z源变换器来调整母线电压进而抑制转矩脉动的方法。Z源变换器近年来常用于无刷直流电动机的控制,但其存在增益不够高的问题。针对该问题,提出了改进型的Z源变换器,通过增加一级电容电感网络,获得了比传统Z源变换器更高的增益,并用数学方程分析了所提出电路结构的特性。仿真结果表明:将所提出的Z源变换器用于无刷直流电动机控制中,能有效地改变直流母线电压,抑制了转矩脉动,并且在低速和高速不需改变电路结构,具有较好的普适性。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型补偿策略

提出了保持非换向相绕组换相前后施加电压不变的方法,抑制无刷直流电机换相转矩脉动。为减小换相前非导通相续流引起的电压补偿量计算误差,将该方法与PWM_ON_PWM调制方式相结合,进一步改善了转矩脉动抑制效果,同时也抑制了正常导通期间转矩脉动。在此基础上推导出适合宽转速范围抑制换相转矩脉动的电压补偿方法。仿真和实验验证了所述方法的正确性。     

一种抑制无刷直流电动机换相转矩脉动的新方法

无刷直流电动机具有传统直流电动机的优点,可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载,同时体积小、重量轻、出力大。因此,在各行各业得到了广泛的应用。但缺点是转矩脉动较大。在Z源逆变器的基础上,本文提出用一种改进型的Z源逆变器来抑制无刷直流电动机换相转矩脉动,改进型的Z源拓扑相对于传统拓扑减少了一个电容。因此可减小电路的体积及设计成本。该拓扑的升压能力与传统拓扑相当,并且不存在传统拓扑那样的起动回路,不存在起动冲击问题,无需采用软起动策略,起动过程简单。而且能够有效地抑制换相转矩脉动。     

基于TL-qZSI的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

提出TL-qZSI方法,用于抑制无刷直流电动机换相转矩脉动。该方法在电机换相时刻运用该网络升压补偿直流母线电压,达到抑制脉动的目的。分析了无刷直流电动机换相转矩脉动的原因,介绍了TL-qZSI的工作模态,构建系统模型,并仿真分析。结果表明,TL-qZSI较qZSI具有较强的升压能力,特别是在换相时刻引入该网络电压补偿,能使换相转矩脉动由30.1%减小到3.4%,取得较好效果。     

基于双向Buck-Boost的无刷直流电动机转矩脉动抑制

为提高无刷直流电动机的控制性能,减小电机换相区间转矩脉动,提出基于双向Buck-Boost供电的无刷直流电动机换相转矩脉动的抑制方法。分析了双向Buck-Boost控制模式和该电路的输出电压控制算法,仿真结果验证了电压控制算法及抑制电磁转矩脉冲的有效性。     

基于Z源逆变器的永磁直驱风电系统不对称故障穿越策略

基于Z源逆变器的永磁直驱风力发电机组在不对称电网故障下运行时,将导致并网电流含负序分量,Z源网络电容电压泵升并含有二倍工频纹波等问题。由于系统机侧采用三相不可控整流,无法解决Z源网络电容中二倍频对发电机转矩脉动的影响,本文采用储能型Crowbar方案,通过对故障时系统功率流动的分析,提出一种基于Z源逆变器的永磁直驱风电系统不对称故障穿越策略,采用比例谐振控制器使流入储能装置的功率无静差跟踪发电机输出功率和Z源逆变器输出功率之差,不仅限制了故障时Z源网络电容电压的泵升,还消除了Z源网络电容上的二倍工频纹波。此外,通过在正负序同步坐标变换下电网正负序电压分别定向的方法,抑制了并网电流的负序分量。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于自适应人工神经网络的无刷直流电机换相转矩波动抑制新方法

分析了无刷直流电机换相转矩波动产生原理，提出了基于自适应人工神经网络控制的转矩波动抑制新方法，该方法对两个三层前馈式人工神经网络进行离线和在线训练，采用误差反传算法修正神经元间的权值。其中一个网络用于在线估计电机换相参数，另一个网络利用估计出的参数对换相过程中端电压瞬时调节，形成一个电压自校正调节器。该调节器通过调节端电压使换相过程中相电流下降和上升的速率近似相等，保持回路中总电流幅值不变，实现对换相转矩波动的抑制，该方法不需预知系统的精确参数，且对环境变化有自适应调节功能，试验结果表明该方法有较高的精度和鲁棒性。     

无刷直流电动机转矩脉动抑制

通过对无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)典型PWM调制控制方式的分析,对新型的PWM开关模式进行了研究,证实了它能消除非换相区的非导通相绕组的二极管续流,进而大大降低非换相区转矩脉动.在该电机系统的换相区转矩脉动抑制方面,通过对换相区开与关不同相的上升与下降电流的分析,并基于功率变换器直流侧供电电压与电机反电动势的固定关系能消除换相区转矩脉动的机理,提出了在功率变换器主电路的直流侧增加ZETA变换器,当进入换相区时由可控的ZETA变换器向功率变换器供电,供电电压保持4倍于电机反电动势.通过实验证实了系统的非换相区和换相区转矩脉动抑制效果.     

连续位置检测的无刷直流电机转矩脉动抑制的控制策略研究

常规永磁无刷直流电机,其换相位置检测采用霍尔开关元件,由于换相过程的存在,其低速运行时转矩脉动较大,限制了其应用。文章针对采用连续位置检测的无刷直流电动机,提出了通过控制三相定子电压,延长关断,使关断相的电流平滑变化,通过控制非换相相和导通相的电压,保持非换相相电流不变,从而有效抑制电流换相过程引起的转矩脉动。通过120°导通型方波驱动和改进驱动两种不同的控制方式下的比较实验,验证了该方法对抑制转矩脉动的有效性,有利于无刷直流电机的低速运行的平稳性。     

抑制BLDCM换相转矩脉动的超前换相控制策略

为了抑制无刷直流电机的换相转矩脉动,该论文从引起换相转矩脉动的主要原因——电流滞后入手,提出了一种新颖的超前换相的电机控制策略。该策略是通过让电机提前一段时间进入换相状态并且在换相过程对三相电压同时进行PWM调制来实现的。根据所提出的换相策略详细分析了换相过程中的不同阶段的电流流向,理论上推导了电机提前换相时间的解析式。通过实验给出了在不同转速和负载下运用所提方法进行换相的电流波形,将其与传统的换相方法比较,分析两者电流在换相期间的波动值。实验结果表明传统换相方法的电流波动值远远高于该论文提出的方法的电流波动值,验证了这种方法在抑制换相转矩脉动上的有效性。     

一种基于辅助升压前端的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法研究

无刷直流电机在换相过程中存在转矩脉动,严重制约了其在高性能领域的应用。该文提出一种基于辅助升压前端的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法,升压前端主要由反激变压器、电容和转换电路组成。在电机非换相期间,电源通过变压器将电容充电至期望电压值。电机换相开始时,转换电路将充电电容串联入直流母线提高母线电压,通过斩波调制逆变器使电机输入电压与反电动势满足4倍幅值的关系,从而抑制换相转矩脉动。在每个开关周期,变压器将存储的能量回馈至电源,提高了能量的利用率。除此之外,该方法还可以减少换相时间。最后,通过实验验证了所提方法的正确性与有效性。     

一种简单的无刷直流电动机转矩脉动抑制方法

针对无刷直流电动机电流换相转矩脉动产生的机理,研究了一种简单的转矩脉动抑制方法。它区别于传统电机参数选择困难以及转矩脉动过大等缺点,研究了直接面向换相转矩脉动的抑制方法。具体做法就是直接令推导出的换相转矩脉动等于零,然后根据其数学公式反推出其换相时对应的占空比和换相时间,通过理论分析,只要在合理的换相时间内能够将占空比取到理论计算值,就可以消除换相转矩脉动。最后在PSPICE中建立了在HPWM-LON调制模式下转矩脉动抑制数学模型并进行了仿真,通过对仿真结果的比较分析,直接面向换相转矩脉动的抑制方法在消除转矩脉动方面具有较好的效果。     

无刷直流电机转矩脉动抑制系统的新型拓扑研究

无刷直流电机在换相过程中产生的转矩脉动,已严重阻碍其在航空、航天等领域的广泛应用。通过分析无刷直流电机在换相过程中产生转矩脉动的原因,设计了一种CUK-NPC拓扑,该拓扑通过前级CUK变换器代替传统直流电源,有效提高了输出电压范围,并采用中点钳位型三电平逆变桥进一步提高抑制效果。CUK-NPC拓扑控制策略使导通相与关断相电流变化速率相同,非换相相电流保持恒定,从而达到抑制换相转矩脉动的目的。实验结果表明:该拓扑结构以及控制策略能有效应用于无刷直流电机驱动系统,电机在不同速度阶段换相转矩脉动都得到了明显抑制。     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

减小无刷直流电机换相转矩波动和换相时间的协调控制方法

无刷直流电机在换相区间内,三相都参与机电能量转换,因此该文采用三相交流电机控制中常采用的坐标变换理论分析无刷直流电机的换相过程,得到两相静止坐标系下的无刷直流电机换相模型。结合逆变器的输出电压约束条件,并分析无刷直流电机运行在高速和低速模式下不同工作点的电压与电流矢量轨迹图。针对采用抑制换相转矩波动所带来的换相时间加长问题,提出了一种协调控制换相时间和减小换相转矩波动的控制方法,避免了无刷直流电机的换相失败。最后,通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。     

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力.但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性.为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响.仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力.