無刷直流電動機(jī)直接自控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、無刷直流電動機(jī)最大的特點(diǎn)是以位置傳感器--電子邏輯電路和功率開關(guān)電路共同構(gòu)成的電子換向器代替機(jī)械換向器和電刷構(gòu)成的換向裝置。它既具備了交流電機(jī)運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便等的優(yōu)點(diǎn),而且還有直流電機(jī)的一些優(yōu)點(diǎn),如運(yùn)行效率高、噪聲低及調(diào)速性能好等,體積小、重量輕、壽命長,因此它在國民經(jīng)濟(jì)各部門、軍工行業(yè)、航空航天、家用電器等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。但是,由于存在轉(zhuǎn)矩脈動,使無刷直流電動機(jī)不能應(yīng)用于高性能的速度控制、高精度位置控制以及低噪音等

2、場合。所以考慮從改進(jìn)控制方法方面提高電機(jī)運(yùn)行性能,以擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 直接轉(zhuǎn)矩控制具有控制結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、動靜態(tài)性能良好等諸多優(yōu)點(diǎn),將其引入到無刷直流電動機(jī),在保持無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)的同時提高了系統(tǒng)的運(yùn)行性能。迄今為止,直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在異步電動機(jī)和正弦波永磁同步電動機(jī)上已經(jīng)被成功應(yīng)用,但將其引入無刷直流電動機(jī)還處在研究階段,因此,本文的研究具有理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文研究的重點(diǎn)是無刷直流電

3、動機(jī)的直接自控制策略。由于關(guān)斷相的存在,無刷直流電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方案難以實(shí)現(xiàn),計(jì)算復(fù)雜。因此,將直接自控制方案引入到無刷直流電動機(jī)中來解決關(guān)斷相的問題。該系統(tǒng)采用了三三導(dǎo)通運(yùn)行方式,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較簡單,計(jì)算量大大減小,實(shí)現(xiàn)起來較為容易,電機(jī)的運(yùn)行性能也有所提高。本文首先介紹了無刷直流電動機(jī)的基本構(gòu)成和工作原理。由于無刷直流電動機(jī)的反電動勢波形為梯形波,含有大量的高次諧波,氣隙磁場呈非正弦分布,而交、直軸坐標(biāo)系變換原理只適用于氣隙磁場為正

4、弦分布的電動機(jī),因此,本文采用直接利用電動機(jī)原有相變量的方法建立了無刷直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。這種方法使用方便,計(jì)算量小,而且得到的結(jié)果較為準(zhǔn)確。在理解直接自控制原理的基礎(chǔ)上,以Matlab/Simulink仿真軟件為平臺,對整個無刷直流電動機(jī)直接自控制系統(tǒng)建立了仿真模型,并得出仿真結(jié)果。通過對定子磁鏈軌跡、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)、反電動勢、相電流、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩等波形的分析可知,定子磁鏈的運(yùn)動軌跡為正六邊形；具有快速動態(tài)響應(yīng)；反電動勢波形為梯形波；穩(wěn)