永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)和稀土永磁材料的進(jìn)步與發(fā)展，永磁無刷直流電機(jī)調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)矩輸出高、功率密度大的優(yōu)勢越來越顯著，因此受到越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。但永磁無刷直流電機(jī)存在的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題限制了其在高精度位置和速度控制場合的應(yīng)用。其中換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是永磁無刷直流電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的主要原因，可占到輸出平均轉(zhuǎn)矩的50％左右，其產(chǎn)生原因主要是由于120°的兩相導(dǎo)通方式和電機(jī)電樞電感的存在導(dǎo)致開通相和關(guān)斷相電流變化速率不一致，產(chǎn)生換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。所以分析及

2、抑制永磁無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)成為國內(nèi)外永磁無刷直流電機(jī)問題研究的焦點(diǎn)，本文針對(duì)永磁無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題，研究對(duì)其抑制的策略。
　　本文首先分析了永磁無刷直流電機(jī)的運(yùn)行特性和工作原理，建立了永磁無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和仿真模型，為新的抑制策略提供了理論依據(jù)和仿真分析平臺(tái)；由對(duì)永磁無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生原因的分析，根據(jù)電樞方程推導(dǎo)出了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的表達(dá)式。由轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)表達(dá)式，將電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)劃分為低速區(qū)和高速區(qū)兩種。在低速

3、區(qū)，分析了永磁無刷直流電機(jī)常用的幾種PWM調(diào)制方式對(duì)于低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制效果，分析發(fā)現(xiàn)采用單斬的PWM_ON的調(diào)節(jié)方式對(duì)于換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制效果更為明顯；在高速區(qū)，分析了重疊換相法抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原理、對(duì)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制效果及適用轉(zhuǎn)速范圍，針對(duì)重疊換相延遲時(shí)間難以確定的問題，本文提出了改進(jìn)的控制算法：經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算出采用重疊換相法抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)所需的時(shí)間公式，用泰勒公式將其簡化，在計(jì)算所得的換相延遲時(shí)間中，采用重疊換相法抑制轉(zhuǎn)矩

4、脈動(dòng)，延遲時(shí)間過后自動(dòng)退出換相過程。本方法解決了重疊換相延遲時(shí)間無法確定的問題，并且算法簡單，能夠方便的嵌入到換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制策略中，從而有效抑制了換相過程引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。為了對(duì)提出的理論進(jìn)行驗(yàn)證采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP和FPGA的永磁無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；完成了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制器的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。通過抑制前與抑制后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該控制方式對(duì)抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的有效性。
　　通過本文的分析與研究，不僅為提高永磁無刷直流電