永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的控制策略研究.pdf

1、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)具有良好的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕和高效節(jié)能等一系列優(yōu)點(diǎn)，這一系列的優(yōu)點(diǎn)使得它被廣泛應(yīng)用于傳動(dòng)系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，高性能的永磁材料比如稀土的出現(xiàn)，以其優(yōu)越的磁性能和相對(duì)較低的價(jià)格，使得永磁無刷電機(jī)的開發(fā)和研究成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)，由于無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，因此限制了其范圍調(diào)速的寬度、位置的精確度以及速度控制方面的應(yīng)用，因?yàn)橛来艧o刷電機(jī)存在定子電樞電感，換相過程中將不可避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩

2、脈動(dòng)，這已成為永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的重要因素，目前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)主要趨向于分析和抑制永磁無刷直流電機(jī)換相過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，針對(duì)永磁無刷直流電機(jī)運(yùn)行與控制中存在的這些問題，探索全新的控制措施，進(jìn)而到達(dá)抑制無刷直流電機(jī)在換相過程中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的效果。
　　本論文首先介紹了永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。先從永磁無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)入手，分析了永磁無刷直流電機(jī)的運(yùn)行原理以及運(yùn)行特性。建立了無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，為

3、新的控制策略提供了理論依據(jù)；詳細(xì)分析了永磁無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因，得出了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的解析表達(dá)式。從永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)過程討論，分析了永磁無刷直流電機(jī)中幾種比較常見的PWM調(diào)制方案對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響效果。分析了目前對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)的一些成果，總結(jié)了一種全新的控制措施。采用PWM調(diào)制方法來控制三相定子電壓，使關(guān)斷相延遲，讓關(guān)斷相的電流變化平滑進(jìn)行。與此與此同時(shí)，對(duì)非換相相以及導(dǎo)通相的電壓采取控制措施，保證非換相

4、的相電流不會(huì)發(fā)生變?cè)?，因此有效抑制永磁無刷電機(jī)的電流換相過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。在改進(jìn)的控制措施的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了使用數(shù)字信號(hào)處理器作為理論基礎(chǔ)的永磁無刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方案；分別進(jìn)行硬件、軟件的設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試工作。比較了兩種不同的控制方式對(duì)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的效果：120°導(dǎo)通型的方波驅(qū)動(dòng)和改進(jìn)過后的驅(qū)動(dòng)策略，驗(yàn)證了新的方案對(duì)抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有明顯的效果，以及改善永磁無刷直流電機(jī)在低速運(yùn)行區(qū)域的性能。
　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文提出