基于180°导通模式的无刷直流电动机控制系统研究

无刷直流电动机传统的120°导通模式,在每60°电角度需要进行开关切换使电流换相,在电流变化的过程中会产生较大的转矩脉动,从而影响无刷直流电动机的控制性能。针对无刷直流电动机开关切换时电流变化所产生的转矩脉动,分析了180°导通模式下的电流在不同转速范围内的变化过程,指出了在高速状态下,相比传统的120°导通模式,180°导通模式能抑制换相时间的增加,使相电流快速达到稳态,减小转矩脉动,但在低速状态则不利于缩短开关切换时间和抑制转矩脉动。采用TMS320F2812和电机内置的霍尔传感器以及相应的驱动模块,对电机两种导通模式进行了对比实验,验证了理论分析的正确性。     

变角度导通法补偿换相转矩脉动

针对微型无人机电动力系统对低噪声、高平稳性的要求,对无刷直流电动机换相过程建立数学模型,分析了转矩脉动,提出一种变角度导通的实现方法,即根据电机转速选择合适的导通角度,以补偿无刷直流电动机由于换相引起的转矩脉动.仿真结果表明,转矩脉动量与导通角度的大小不成正比,成凹形关系.相比120.导通方式,采用变角度导通法使脉动幅值减小了35％.结果证明变角度导通法可以有效抑制无刷直流电动机换相转矩脉动,减小噪声,提高微型无人机的平稳性.     

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。     

基于分时换相优化策略的无刷直流电机直接转矩控制

基于分时换相策略的无刷直流电机直接转矩控制可以有效地抑制转矩脉动,但存在低速运行时转速超调较高的问题。现提出一种分时换相优化策略,由转矩脉动值决定换相时刻及换相时间长短,在非换相期间采用基于新型零矢量的三点式滞环控制的两相导通模式,换相期间采用三相导通模式,可最终实现全速运行时无超调、转矩脉动小的效果。在Matlab/Simulink环境下,构建一种简单的无刷直流电机直接转矩控制系统仿真模型,并通过实验仿真验证了该控制系统的可行性。     

应用于无刷直流电机的新PWM调制方式

提出了一种新的PWM调制方式,使用该调制方式可以完全消除无刷直流电机在120°工作方式下非换相期间非导通相上的续流现象;从而减小非换相期间的电磁转矩脉动.从换相期间和非换相期间的电磁转矩脉动的角度出发对该调制方式进行了理论分析,并通过仿真和试验证明了该方法的可行性和优越性.     

一种无刷直流电机电磁转矩脉动抑制方法的研究

针对目前无刷直流电机电磁转矩脉动抑制方法存在检测方法、控制算法复杂、成本较高的缺陷,提出了一种新的无刷直流电机电磁转矩脉动抑制方法,该方法通过控制无刷直流电机导通相线电流跟踪给定电流来抑制电机的电磁转矩脉动,而无刷直流电机的导通相线电流是通过三相全桥逆变器下桥臂三个开关器件的电流引出后与相应开关器件驱动信号相乘后叠加所...     

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。     

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。     

基于能量单元法的无刷直流电机导通区转矩脉动

在对无刷直流电机(BLDCM)非导通相二极管续流进行分析的基础上,利用能量单元法对非换相期间(导通区)电磁转矩脉动进行量化分析,推导出了PWM调制方式下导通区转矩脉动计算的公式。结合混合动力电力驱动的电路结构,采用了在三相逆变桥入端加上双向直流变换器的驱动拓扑结构与相应的控制策略,消除了BLDCM在导通区内非导通相的续流现象,从而抑制了导通区内的电磁转矩脉动。实验结果验证了该方法的有效性,提高了BLDCM在混合动力车中的应用精度。     

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。     

基于直接电流控制的BLDCM换相转矩脉动抑制

无刷直流电机传统的脉宽调压控制方式存在较大的换相转矩抖动,限制了它在高精度伺服控制系统中的应用。该文详细分析了无刷直流电机非换相电流与输出转矩与之间的关系,并以该电流为控制对象,研究了一种直接电流控制方式,结合两相导通控制模式,实现对电流的直接控制,进而控制转矩抖动。利用MATLAB软件将该控制方法与脉宽调压控制方法作对比仿真分析,仿真及实验结果证明,该控制方法能有效解决相电流及转矩波动较大的问题,并具有更好的负载响应速度和稳态性能。     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩控制仿真

无刷直流电动机（BLDCM）存在转矩脉动的突出缺点，提出了一种基于直流环节电压控制和模糊PID控制器的新型混合控制策略，以抑制无刷直流电机的转矩脉。电路拓扑包含功率因数校正降压转换器和逆变器。降压转换器通过控制直流电路电压来降低换向转矩脉动，使用模糊PID控制器和脉冲宽度调制（PWM）技术的逆变器在导通区域提供适当的电流。 Buck变换器降低了通过控制直流环节电压换向转矩脉动，逆变器使用模糊PID和PWM技术提供导通区域的电流。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动，仿真结果表明，该策略具有功率因数校正功能，可有效抑制转矩脉动，提升电机运行的鲁棒性。     

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.     

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。     

无刷直流电机换相转矩脉动减小及动态仿真

针对无刷直流电动机转矩脉动大的问题,提出了采用不同的PWM调制方式以及不同的重叠换相角减小换相电流所引起的转矩脉动,并运用Matlab/simulink软件对相应控制策略下的无刷直流电机进行了仿真。结果表明,增加PWM调制频率,选择合适的占空比和重叠换相角时可以使无刷直流电动机的换相转矩脉动减小。     

基于级联式拓扑的消除无刷直流电机传导区转矩脉动方法

在无刷直流电机的数学模型基础上,详细分析了传统的H_PWM-L_ON调制方式对BLDCM的非导通相引起续流电流的原因,以及由此续流电流导致非换相期间(传导区)的电磁转矩脉动的现象.通过原理分析及数学推导,提出在三相逆变桥入端加上前级直流变换器,利用单一直流母线电流的反馈闭环来控制电机的新策略.该方法在理论上彻底地消除了BLDCM在传导区内的转矩脉动,并且利用试验证明了此方法的有效性和可行性,说明比较适合用高精度要求下的无刷直流电机控制系统.     

无刷直流电机控制系统中PWM调制方式对换相转矩脉动的影响

介绍了无刷直流电机控制系统中的四种PWM调制方式，详细分析了四种不同的调制方式对无刷直流电机换相转矩脉动的影响。通过理论推导，证明当控制系统采用pwm_on型调制方式时无刷直流电机在换相过程中的转矩脉动最小，实验结果证明了所结论的正确性和实用性。     

Six-step Voltage Control of PM Brushless AC Motors under High Speed Flux-weakening Operation for EV/HEV Applications

The torque-speed characteristics of brushless motor having an interior permanent magnet rotor and a sinusoidal back-emf waveform are compared experimentally when it is operated in brushless AC(BLAC) mode and brushless DC (BLDC) modes with both 2-phase,120° conduction(BLDC-120) and 3-phase,180° conduction(BLDC-180).Particular emphasis is on high-speed,six-step voltage controlled,flux-weakening operation.It is shown that for EV/HEV applications,even for interior PM brushless motors which have sinusoidal back-emf waveforms,in order to achieve maximum torque per ampere capability over wide operation speed range,it is advantageous to employ a hybrid operation mode-BLAC operation in the constant torque region and six-step voltage control(BLDC-180 operation,together with current phase control) in the flux-weakening region.     

有效平滑无刷直流电机转矩的新方法

在无刷直流电机(Brushless DC Motor,简称BLDCM)数学模型的基础上,分析了传统PWM调制方式对BLDCM非导通相引起续流电流的原因,以及该续流电流导致非换相期间的电磁转矩脉动的现象.通过原理分析及数学推导,提出在三相逆变桥输入端加上前级直流变换器,以控制电机的新策略.该方法在理论上消除了BLDCM在非换相区内的转矩脉动,并且利用试验证明了该方法的有效性.     

一种减小无刷直流电机纹波转矩的新方法

从无刷直流电机纹波转矩产生的机理出发,分析了换相纹波转矩产生的原因,提出了在换向期间通过直接控制非换向相电流来减少电磁转矩脉动的控制策略.仿真验证了控制方案的可行性.