无刷直流电动机的换相转矩波动分析

基于无刷直流电动机换相过程电磁转矩的分析,推导出考虑绕组电阻和电感的换相转矩波动公式,并与现有文献常引用的Carlson经典文献只考虑电感忽略绕组电阻的换相转矩波动分析结果比较。给出了换相转矩波动率与绕组电磁时间常数和转速的关系。     

无刷直流电机滑模变结构电流控制

为提高无刷直流电机控制的鲁棒性及抑制换相转矩波动,在PWM-ON调制基础上,以保证非换相相电流恒定为控制目标,将换相引起的转矩波动作为系统扰动,设计了滑模变结构电流控制器。利用其响应快速、对扰动不敏感特性来抑制内外干扰的影响,并进行了鲁棒性证明和转矩波动减小分析。仿真与实验表明,所提出的变结构控制策略鲁棒性好,能有效减小换相转矩波动,是无刷直流电机控制中一种新颖的改进控制方式。     

无位置传感器无刷直流电机三闭环控制系统

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在传统的转速电流双闭环控制的基础上,增加了功率抑制闭环,构成三闭环控制系统,针对换相转矩脉动提出了分阶段控制策略,有效减小了电机换相转矩脉动和母线换相电流脉动。首先建立无位置传感器无刷直流电机模型,给出功率抑制闭环的控制方法以及数学公式。然后建立三闭环控制模型,通过仿真结果验证了理论分析的结论。最后通过实验验证此控制策略可以将样机转矩抑制在额定转矩附近波动,无明显换相转矩脉动产生。结果表明,与传统的控制方法相比,提出的方法抑制换相转矩脉动的效果更佳。     

定子槽口系数对永磁无刷直流电动机转矩波动的影响

转矩波动是永磁无刷直流电动机产生振动和噪声的主要原因。引起永磁无刷直流电动机转矩波动的原因主要有齿槽效应转矩、电动势波形的缺陷及换相转矩波动等。主要分析了槽口系数对转矩波动的影响,以永磁无刷直流电动机为例,利用有限元分析了整数槽和分数槽电机定子槽口系数变化对齿槽转矩的影响及槽口系数变化对气隙磁密及谐波的影响;最后计算改变槽口系数对电机主要性能的影响。     

基于转矩观测的分时换相策略的无刷直流电机直接转矩控制

直接转矩控制(DTC)理论应用于无刷直流电机转矩波动抑制方面已有了一些研究成果,但与实际工程应用仍有一定的差距。其中一个原因是二二相导通方式无刷直流电机带来的关断相使其磁链的轨迹复杂,导致磁链观察和给定环节困难。结合最佳分时换相策略和DTC的优点,用分时换相策略代替磁链观察环节,同时将直接转矩中的转矩观察用于分时换相时刻的确定,设计出一种结构简单,实用性强的无刷直流电机控制系统。仿真试验结果表明,该系统在电机高速或低速运行时都能达到良好的转矩波动抑制效果。     

六相无刷直流电动机换相转矩脉动的分析及仿真

针对三相永磁无刷直流电动机在换相期间有较大转矩脉动的问题,采用由两套独立的互差30°电角度的三相绕组星型联结构成的六相(双三相）永磁无刷直流电动机可大大减小换相转矩脉动.建立了六相永磁无刷直流电动机的数学模型,根据无刷直流电动机换相过程理论,分析比较了六相和三相无刷电动机的换相转矩脉动,推导出六相无刷电动机换相转矩脉动是三相无刷电动机的一半,并通过仿真实验进行了验证.     

永磁无刷直流电机电感分析及优化设计北大核心

永磁无刷直流电机(PM_BDCM)电感参数的大小,不仅直接影响系统的平均转矩等稳态性能,还与电机换相,转矩波动等动态性能密切相关。在研究永磁无刷直流电机主要参数与其运行控制性能的关系基础上,从优化PM_BDCM系统整体运行与控制视角,推导出了电感值的范围从而既能避免换相失败又能减小转矩脉动,并提出了实现永磁无刷直流电机定子电感设计的方法。实验结果证明,利用所提出的方法,对电机电感进行优化设计可以有效地避免电机的换相失败且对转矩脉动有很好的抑制作用。     

基于有限集模型预测控制的无刷直流电机转矩波动抑制

针对无刷直流电机(BLDCM)在六脉冲驱动方式下存在较大换相转矩波动的问题,设计了一种基于有限集模型预测控制(FCS-MPC)的转矩波动抑制算法.首先,预测电机换相时非换相相电流的特征.然后,通过价值函数选择出最佳的驱动电路开关管导通状态,抑制非换相相电流的波动.实验结果为,使用本文所设计的转矩波动抑制算法时,电机在高...     

永磁无刷直流电机转矩波动及削弱方法

认为无刷直流电机换相时电枢磁动势的摆动是造成转矩波动的主要原因，并提出一种方法-利用电流PWM调制，减小脉动转矩处于峰值附近时非换流相电流，来减弱转矩波动。     

基于RBF神经网络的无刷直流电机转矩波动抑制

在分析换相转矩波动形成原因的基础上,利用RBF神经网络的非线性控制特性优化PWM抑制法,提出了基于RBF神经网络的无刷直流电机转矩波动抑制新策略.该策略根据采样得到的电机转速和相电流,实时修正神经元之间的连接权值,并且调节换相过程中开关管的开通和关断时间,使换相电流的下降和上升速率近似相等,从而基本保持非换相电流恒定.仿真和实验表明:与传统的PWM抑制法相比,该控制策略有效抑制了换相转矩波动,具有良好的控制性能.     

开式绕组无刷直流电机导通模式研究

三相无刷直流电机(BLDCM)广泛应用在电驱动领域。传统星形连接和三角形连接的BLDCM绕组之间存在中性点,导致电机转矩脉动和可靠性较差。提出一种将开式绕组应用于三相BLDCM的系统,介绍了开式绕组BLDCM的电路拓扑结构和8种导通模式,分析了开式绕组三相BLDCM的电磁方程,建立开式绕组BLDCM的MATLAB仿真模型,仿真开式绕组BLDCM在8种导通模式下的电流、转矩、转速波形。加工样机并设计试验平台,测试开式绕组BLDCM在两相导通六状态运行模式下的性能,与星形连接BLDCM相比,开式绕组BLDCM调速范围更广、换相转矩脉动减少、机械特性曲线相近。     

一种消除无刷直流电动机换相转矩脉动的PWM调制策略

无刷直流电动机由于本体设计和特有的控制策略存在较严重的转矩脉动问题。为了解决这一问题,提出一种简单的消除换相转矩脉动的换相区PWM调制策略。在换相时,通过三相配合调制,将换相过程中的每个PWM周期分成包含5个中心对称区间的3个功能区。通过计算给三相中的每一相分配不同的调制占空比,使关断相电流的下降速度和导通相电流的上升速度在每个PWM周期内保持相等。所提方法不仅可以消除转矩脉动,还可以通过不同的功能区比例组合来调节换相持续时间。给出所提方法的推导过程,并通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

一种基于电流反馈的分段式PWM控制无刷直流电机转矩波动抑制方法

无刷直流电机伺服系统具有广泛的应用场合,但转矩波动限制了其在高精度场合的应用。针对非理想反电动势引起的无刷直流电机转矩波动提出了一种基于电流反馈的分段式PWM控制方法。该方法通过线反电动势观测器获得产生目标转矩值的参考电流,以实现对电机转矩的直接控制。同时,针对电机高速与低速运行状态分别采用不同的PWM控制策略来有效消除换相转矩波动,系统具有低转矩波动和高转矩输出的特点。通过在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型,对该控制方法的转矩直接控制能力进行检验,并对转矩波动进行了对比;搭建实验平台对具有非理想反电动势的无刷直流电机进行了驱动实验。仿真和实验结果表明,该文所提出的控制方法能有效减小转矩波动,提高无刷直流电机伺服系统输出转矩的稳定性和位置控制精确度。     

直接面向转矩脉动的转矩补偿方法

无刷直流电动机的转矩脉动影响其使用,特别在低速时直接影响系统精度。该文介绍了无刷直流电机控制系统中的5种PWM调制方式,详细分析了HPWM-LON型调制方式对电机换相转矩脉动的影响；提出了一种直接面向转矩脉动的补偿方法,并用PSpice仿真验证了方法的正确性和可行性。研究具有实用价值。     

基于Hall位置传感器的BLDCM正弦波驱动性能研究

针对稀土永磁无刷直流电机(BLDCM),借助电机本体所固有的三相Hall转子位置传感器,通过空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制技术,实现了BLDCM的正弦波电流驱动。实验结果表明,与方波电流驱动相比,采用正弦波驱动可有效减小BLDCM的运行噪声,降低转矩脉动,实现低成本家用电器等领域的静音运行。     

前置电流型两象限斩波器的无刷直流电机控制器研究

研究了基于前置电流型两象限斩波器的无刷直流电机控制方法。介绍了电路的硬件结构,分析了利用该方法抑制电机的电流和转矩波动,改善电机制动特性的原理。在Matlab/Simulink环境下建立了控制系统的仿真模型,给出了仿真结果并与传统结构下的仿真结果进行了对比。结果表明,电流型两象限斩波器能够明显减少无刷直流电机电流和转矩波动,改善电机制动特性。     

永磁无刷直流电机直接转矩控制

永磁无刷直流电机以其效率高、噪音低、易维护等优点在工业控制的各个领域得到了越来越广泛的应用。但是,永磁无刷直流电机存在较大的转矩波动,这就限制了它在高精度系统中的应用。直接转矩控制具有瞬时转矩控制的特点。它直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩,并将此观测值和给定值进行比较,差值经滞环控制器得到相应的控制信号,再综合当前的磁链状态来选择相应的电压空间矢量,实现对电机转矩的直接控制。该文尝试将直接转矩控制方法用于永磁无刷直流电机的控制,以期达到抑制转矩波动的目的。仿真及实验结果表明,该文提出的方法能够较好地抑制永磁无刷直流电机的转矩波动,并且具有很高的动态响应速度。     

基于统一式的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制新策略

分析了无刷直流电动机(BLDCM)换相转矩脉动产生的本质,在BLDCM及逆变器数学模型的基础上推导出了不同PWM控制方式的换相转矩脉动统一式.在只有单级逆变器的调速方式下,基于直流母线电流控制,提出了一种全速度范围内抑制电动机换相转矩脉动的PWM控制方法,保证换相期间开通相和关断相电流上升率和下降率相等.该方法算法简单...     

计及等效电阻的无刷直流电机换相转矩脉动的分析与抑制

为便于分析无刷直流电机转矩脉动的形式,通常采用忽略等效电阻的简化电机模型,这会得出转矩存在上升脉动的错误结论,进而使一些方法出现正反馈补偿,导致系统性能更加恶劣的情况。针对这种情况,首先在考虑等效电阻的情况下,推导出无刷直流电机在120°自然换相模式下三相电流在传导区和换相区内的数学表达式;然后给出换相转矩脉动的表达式,并结合表达式证明了自然换相下换相转矩必然跌落的事实。同时,为抑制换相转矩脉动,在全面分析各种重叠换策略的优劣的基础上,选择了ON-PWM-PWM重叠换相策略。仿真和实验验证了对转矩脉动分析的准确性和对转矩脉动抑制的有效性。     

Commutation-Torque-Ripple Minimization in Direct-Torque-Controlled PM Brushless DC Drives

This paper describes an improved implementation of direct torque control (DTC) to a permanent-magnet brushless dc (BLDC) drive. The commutation torque ripple, which occurs every 60deg elec. in a conventional three-phase BLDC machine with two-phase 120deg elec. conduction, is reduced by employing a hybrid two- and three-phase switching mode during the commutation periods. It is based on the criterion of minimizing the error between the commanded torque and the estimated torque and does not require knowledge of the conduction duration of the three-phase switching mode. It adaptively adjusts the phase-current waveform to maintain constant electromagnetic torque so that commutation torque ripple, which would have resulted with conventional DTC, particularly at high rotational speeds, is effectively eliminated, as confirmed by both simulations and measurements.