抑制無刷直流電機轉矩脈動的驅動技術研究.pdf

1、無刷直流電機(BLDCM)因其功率密度高、控制簡單，動態(tài)性能好等特點而得到了廣泛的應用。但是與永磁同步電機(PMSM)相比，BLDCM最突出的問題就是轉矩脈動大，這會降低電力傳動系統(tǒng)控制特性，甚至損壞電機軸承，降低電機壽命，并帶來振動、諧振、噪聲等一系列問題。
　　本研究首先全面的分析了BLDCM轉矩脈動產生的原因?？紤]到電機本體反電勢(back-EMF)畸變的普遍情況，本論文分別討論了具有理想反電勢和非理想反電勢的電機在常用的調

2、壓調速系統(tǒng)中和電流閉環(huán)系統(tǒng)中的轉矩脈動，詳細闡述了傳導和換相轉矩脈動產生的原因。接著，針對理想反電勢的BLDCM，為了同時抑制傳導和換相轉矩脈動，提出了一種新型功率變換器，并設計了相應的控制算法。這種功率變換器的輸出電壓能夠在高低壓之間進行切換，在傳導期間，變換器通過調節(jié)低壓端的輸出電壓來調節(jié)轉速，而在換相期間，變換器輸出高壓來補償轉矩跌落。由于該控制方案使用調壓調速，因此消除了由逆變器斬波引起的傳導轉矩脈動，而換相期間又通過使用高電壓

3、的方法補償轉矩跌落，因此可以同時實現抑制傳導轉矩和換相轉矩脈動。然后，針對非理想反電勢的BLDCM，為了抑制反電勢畸變引起的轉矩脈動，提出了一種平均轉矩控制的方法。這種方法使用單周期控制的思想，在每個控制周期內使電機輸出的平均轉矩等于給定轉矩，因為控制周期很短，可以實時的控制輸出轉矩，抑制轉矩脈動。對于轉矩觀測，該方法通過檢測每個周期內輸入系統(tǒng)的能量間接觀測輸出的平均轉矩，只需檢測母線電壓和電流即可實現。與傳統(tǒng)方法相比，這種方法省去了反

4、電勢觀測的復雜環(huán)節(jié)，能夠適用于任何畸變程度的反電勢，通用性強；而且不需要轉子準確位置信息，沒有附加的測量角度的裝置或者估計轉子位置的復雜算法，系統(tǒng)成本低，對微處理器要求低。最后，針對非理想反電勢的BLDCM，為了同時抑制反電勢畸變和換相引起的轉矩脈動，提出了一種使用重疊換相的平均轉矩控制。在傳導區(qū)間，平均轉矩控制可以確保在每個控制周期內使輸出平均轉矩等于給定轉矩，而在換相期間，當電機運行在高速重載時，平均轉矩控制會失效。因此本方法使用重