非理想反电动势无刷直流电动机控制策略研究

无刷直流电动机的转矩脉动是限制无刷直流电动机应用的重要因素。针对无刷直流电动机方波驱动电磁转矩大、控制简单以及正弦波驱动转矩脉动小的特点,提出了一种新的控制策略——采用方波电流进行起动控制,待电机达到稳定后,动态切换到正弦波电流驱动控制的方式。仿真结果表明采用该控制方式可以满足电机的快速起动以及具有运行转矩脉动小等优点。     

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.     

直流变频系统转矩脉动分析与SVPWM驱动研究

为提高无刷直流变频空调工作效率,设计了以高速数字信号控制器dsPIC30F6010为核心的室外机控制与驱动系统,并针对集中绕组稀土永磁无刷直流电动机在正弦波和方波电流驱动下的电磁转矩脉动系数进行了对比.实现了SVPWM控制策略,通过实验比较了在方波驱动和SVPWM驱动下电机的转速与电流.实验结果证明,SVPWM驱动下电机效率高,转矩脉动小.     

无刷直流电机方波正弦波复合驱动器设计

针对无刷直流电机方波驱动出力大,正弦波驱动转矩脉动和噪声小的特点,设计了基于霍耳传感器信号的无刷直流电机方波与正弦波复合驱动器。在不改动硬件电路的前提下,利用软件编程实现了无刷直流电机的方波驱动与正弦波驱动以及两种驱动方式间的动态切换。实验结果表明,无刷直流电机运行稳定,切换方式灵活。该设计的方波正弦波复合驱动器可以有效拓宽无刷直流电机在高精度、低噪声环境下的应用。     

基于母线电流控制的直流无刷电动机转矩脉动抑制方法研究

针对方波直流无刷电动机转矩脉动控制问题进行了讨论,分析了低速和高速情形下直流无刷电动机转矩脉动抑制的方法,提出基于母线电流控制的直流无刷电动机转矩脉动抑制的方法,仿真结果证明该控制系统能有效地减小转矩脉动.     

一种基于SPWM的无刷直流电动机驱动新方法

方波驱动的无刷直流电动机转矩脉动较大,而传统正弦波驱动的无刷直流电动机虽然转矩脉动小,但系统控制电路复杂,且需要高分辨率的转子位置传感器。针对具有Hall位置传感器的正弦无刷直流电动机,提出了一种利用三相Hall位置信号,通过软件算法生成六路正弦脉宽调制波来实现正弦波驱动无刷直流电动机的新方法。建模与仿真证明了该方法的在抑制转矩脉动方面的有效性。     

逆变器-永磁无刷电动机系统数学模型与仿真

永磁无刷电动机以其功率密度高、调速范围宽以及运行效率高而广泛应用于电动车辆的驱动系统,而采用120°方波电流控制的永磁无刷电动机虽然控制方式简单,但仿真分析模型复杂.寻求一种简洁实用的仿真模型对于分析永磁无刷电动机的转矩脉动、提升控制性能十分关键.本文引入电压开关函数建立了永磁无刷电动机仿真与分析模型,该模型综合考虑逆变器开关过程、电感续流过程、电动机换流过程中的动态电流变化过程.仿真和实验结果比较验证,该仿真模型能够近似描述永磁无刷电动机实际工作过程,可应用于分析永磁无刷电动机转矩脉动以及弱磁控制性能等,提高实际调试效率.     

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Hall位置检测永磁无刷电机复合驱动研究

研究了基于Hall位置传感器的永磁无刷电机低成本方波/正弦波复合驱动系统。在讨论了永磁无刷电机转子位置估算与信号校准问题的基础上,分析了电机不同驱动模式下的切换原理和过程优化方案。为了提高状态切换过程控制的鲁棒性,引入了一种自适应模糊控制器,对交轴电流指令iq进行模糊增益补偿,维持切换前后电磁转矩不变,抑制系统状态切换过程中的转速波动。样机实验表明,所研究的永磁无刷电动机复合驱动系统在低速区进行方波驱动,转矩输出能力强;高速区进行正弦波驱动,运行更平稳;驱动模式切换过程平缓、可靠性好。     

一种新颖的低成本无刷直流电动机控制方案

文章分析比较了具有任意平顶宽度的梯形波反电势无刷直流电动机在正弦波和方波电流驱动下的转矩脉动情况;针对反电势波形接近正弦波的无刷直流电动机,提出一种采用低分辨率霍尔位置传感器的矢量控制方案,重点讨论了基于平均转速的转子位置估计算法,并在Matlab中与传统的方波驱动进行了对比仿真,验证了所提方案的有效性。     

气隙磁场波形及磁瓦充磁方式对无刷直流电动机性能的影响

对比研究了梯形（或方波）气隙磁场与正弦气隙磁场对无刷直流电动机若干性能的影响，指出在不作PWM电流调制时正弦磁场更适合于无刷直流电动机，并且在使用表面粘贴磁瓦时平行充磁优于径向（辐射）充磁。     

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.     

Characteristics of PM synchronous motor drives with a trapezoidal EMF

A permanent magnet synchronous motor (PMSM) with nonsinusoidal electromotive force (EMF) generates torque ripple even if the sinusoidal PWM inverter drives the PMSM. A new modified trapezoidal modulating signal for PWM inverter suitable for PMSM drive with nonsinusoidal EMF is proposed in this paper. A new modulating signal for the PMSM drive is determined by the condition of reducing torque ripple of the motor with various trapezoidal EMF. When the PWM inverter using modified trapezoidal modulating signal drives the PMSM having a nonsinusoidal EMF, the torque ripple of the motor can be reduced, the DC link voltage utilization is improved, and reduction of switching loss can be obtained. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 159(1): 62–71, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20441     

New GTO Current Source Inverter with Pulsewidth Modulation Control Techniques

A new GTO current source inverter in which two auxiliary GTO's are added to the basic inverter circuit, which consists of six GTO's and three capacitors, is presented. One of the auxiliary GTO's is connected between the positive line of the inverter and the neutral of three Y-connected capacitors; another is connected between the negative line and the neutral. In the proposed inverter, the charges of three capacitors are controlled at the same time by means of pulsewidth modulation (PWM) to main GTO's and auxiliary GTO's. This inverter can supply both the sinusoidal current and voltage to the motor. The PWM control technique, the operating principle, and the experimental results for 2.2-kW induction motor drives are described. The output current waveform of this inverter is closely sinusoidal, as opposed to trapezoidal in the basic inverter circuit. The steady-state characteristics of the GTO-CSI induction motor drive system are analyzed by the state-variable methods, and a close agreement between the analyzed and the experimental results is obtained. Smooth and noiseless drive of induction motor over a wide range of speed is observed.     

基于梯形波相电流控制的六相感应电机性能分析与实现

针对传统多相电机控制模式复杂性的特点,提出一种六相感应电机新颖的控制方式,即梯形波相电流控制.把定子绕组分为励磁绕组和转矩绕组,从而实现励磁磁场和转矩磁场的直接控制而不需要复杂的派克变换.对六相电机气隙磁动势、电磁转矩和磁势解耦参数k进行了理论分析和计算,并通过实验进行验证.理论分析和实验结果表明,控制策略是可行的,且还具有其它一些优势.     

磁动势法五相永磁力矩电机转矩分析

五相永磁力矩电机由于极数与槽数相近,含有丰富的磁动势谐波,磁动势谐波会影响电机的转矩性能。为此,采用磁动势法分析电机的电磁转矩,通过磁能和虚位移原理推导出了电机电磁转矩的解析表达式,揭示了具有相同空间次数的定子和转子磁动势谐波相互作用才能产生电磁转矩的规律。通过对五相永磁力矩电机的定、转子磁动势谐波与电磁转矩关系的分析,指出与与主波转速一致的定子和转子磁动势谐波相互作用能提高五相永磁力矩电机的平均电磁转矩。利用Ansoft有限元软件仿真分析了电机在正弦波、梯形波和方波供电下的定子磁动势、转子磁动势以及转矩性能。结果表明,非正弦供电能够增加电机的电磁转矩,但也带来了转矩脉动,验证了磁动势法分析五相永磁力矩电机转矩的有效性和正确性。     

High-precision torque control of reluctance motors

The high-precision torque control of a reluctance motor for servo applications is described. The prototype is a three-phase, eight-pole reluctance motor driven by a MOSFET inverter. The current control and the speed control are performed by software of the digital signal processor TMS 32010. The motor is supplied by sinusoidal current, and two current control methods are proposed. One is based on a vector control principle to achieve the linearity between current and torque, and another is developed to obtain the maximum torque/current ratio. Due to the saliency, the instantaneous torque contains a large ripple component. In the case of the test motor, the torque ripple was as much as 26% of the rated torque under sinusoidal current drive. The experiment showed that the ripple component could be reduced to 6% by superimposing a compensation current component on the current reference     

电流源变频器供电异步电动机谐波电流的仿真与分析

根据梯形PWM技术的原理,通过仿真模型的建立来重点分析电流源变频器供电直流回路中的大电感和负载侧的并联电容对电动机的定子和转子的谐波电流、转矩和转速的影响。