基于DSP的永磁無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法的研究.pdf

1、永磁無刷直流電動機利用轉(zhuǎn)子上的永磁體激磁，采用電子換相取代機械換相，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于永磁無刷直流電動機本身存在較大的換相轉(zhuǎn)矩脈動，從而必然產(chǎn)生噪音，造成諧波污染，使電機調(diào)速性能變差，限制了它在精密傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在開發(fā)完成永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對如何減小和抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，從理論上分析了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動的原因，提出了相應(yīng)的抑制或削弱換相轉(zhuǎn)矩脈動的方法和控制策略，并且

2、通過仿真和實驗驗證了其正確性，其主要內(nèi)容如下： 第一，闡述了永磁無刷直流電動機的運行原理，給出了電機的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink軟件建立了電機及控制系統(tǒng)的仿真模型，并且搭建了整個系統(tǒng)的實驗平臺。 第二，針對三相六狀態(tài)導(dǎo)通運行方式中的五種PWM調(diào)制方式，首先通過理論分析比較了它們之間的換相轉(zhuǎn)矩脈動的大小，得出pwmon方式產(chǎn)生的換相轉(zhuǎn)矩脈動最小，HpwmLpwm方式的轉(zhuǎn)矩脈動最大，其余幾種在這

3、兩者之間的結(jié)論。最后，通過仿真和實驗驗證了上述結(jié)論的正確性。 第三，從理想的永磁無刷直流電機梯形波反電勢出發(fā)，考慮相電流偏離理想方波電流對電磁轉(zhuǎn)矩的影響，得出超前換相產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動比滯后換相的小。對電機的整個換相過程進行理論分析，得到引起換相轉(zhuǎn)矩脈動的主要原因是換相區(qū)域開通相和關(guān)斷相電流的變化率不一致，從而導(dǎo)致非換相相電流在換相區(qū)域產(chǎn)生一個缺口，凸起(低速，Ud＞4E)或凹陷(高速，Ud＜4E)，因此，提出了關(guān)斷相PWM調(diào)制法和

4、重疊換相法，使得在換相區(qū)域開通相與關(guān)斷相的電流變化率一致，從而消除非換相相電流的缺口。 第四，分析了反電勢斜坡角大小對轉(zhuǎn)矩脈動的影響，得出反電勢斜坡角大于36°左右的永磁無刷直流電機采用正弦波電流供電方式產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動比方波電流供電方式的小?？紤]系統(tǒng)的成本和性能，提出采用電壓空間矢量的控制方法，利用三個霍爾位置傳感器的六個位置信號，使得電機在運行過程中定子的基波磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢始終保持在90°左右，從而達到最大電磁轉(zhuǎn)矩及最小轉(zhuǎn)矩脈