無刷直流電動機轉矩脈動的抑制及動態(tài)仿真.pdf

1、永磁無刷直流電動機(PM-BLDCM)是在有刷直流電動機的基礎上，隨著功率開關、電機控制技術和微電子技術的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機。它采用電子換相來代替機械換向，不但具有直流電動機的起動、調(diào)速性能，而且具有體積小、易于控制、可靠性好、受環(huán)境影響小等特點，因而在航天、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、儀器儀表和家用電器等許多工業(yè)領域都得到了廣泛應用。但是無刷直流電動機運行中所存在的轉矩脈動問題，對實現(xiàn)更精確的位置和更高性能的速度控制有較大影響，

2、因此本文將對如何減小轉矩脈動進行重點研究。 本文對無刷直流電動機進行了詳細的分析，從理論和仿真兩個方面對以下幾個問題展開了研究和討論： (1)以三相無刷直流電動機為例，討論了其組成、導通方式以及工作原理，利用其數(shù)學模型，在MATLAB工具箱PowerSystemBlock下搭建了仿真模型，并采用雙閉環(huán)控制策略進行了仿真，驗證了其相關理論的正確性。 (2)研究了反電動勢過零檢測方法，重點討論了反電動勢法中相電壓和端

3、電壓兩種檢測方案，針對反電動勢過零點檢測方法和換相點檢測方法中存在的不足，本文用延遲“90°-α”換相替代了延遲“30°-α”換相，實現(xiàn)了更寬范圍的準確換相。與此同時，考慮到電機起動時反電動勢過小的原因，采取了“三段式”起動的方法，從而保證了電動機的準確起動和穩(wěn)定運行。 (3)針對三相無刷直流電動機轉矩脈動的不同種類，本文提出了相應的抑制方法。在分析了電磁轉矩解析公式的基礎上，得出轉矩脈動是由于反電動勢和電流的不理想造成的，然后

4、著重對由于電流換相產(chǎn)生的轉矩脈動進行了分析，根據(jù)速度大小的不同，提出了高速區(qū)和中低速區(qū)轉矩脈動的抑制措施，其中PWM調(diào)制只能用于Ud＞4Em的中低速區(qū)，并且討論了五種不同的調(diào)制方式對電機換相過程的影響。而重疊換相法卻有更寬的適用范圍，在Ud＜4Em的高速區(qū)依然成立，超前換相法由于導通開始時間較難確定，因而實際中用得更多的是滯后換相法。同時由于換相過程中電流波動的影響，參考電流也必須相應地改變，從而更好地抑制轉矩脈動。 (4)在采