永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動抑制的控制策略研究.pdf

1、永磁無刷直流電動機具有良好的機械特性和調(diào)節(jié)特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)矩大，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕和高效節(jié)能等一系列優(yōu)點，這一系列的優(yōu)點使得它被廣泛應(yīng)用于傳動系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，高性能的永磁材料比如稀土的出現(xiàn)，以其優(yōu)越的磁性能和相對較低的價格，使得永磁無刷電機的開發(fā)和研究成為大家關(guān)注的熱點，由于無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動，因此限制了其范圍調(diào)速的寬度、位置的精確度以及速度控制方面的應(yīng)用，因為永磁無刷電機存在定子電樞電感，換相過程中將不可避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩

2、脈動，這已成為永磁無刷直流電機轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的重要因素，目前國內(nèi)外研究的重點主要趨向于分析和抑制永磁無刷直流電機換相過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，針對永磁無刷直流電機運行與控制中存在的這些問題，探索全新的控制措施，進而到達抑制無刷直流電機在換相過程中轉(zhuǎn)矩脈動的效果。
　　本論文首先介紹了永磁無刷直流電機控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。先從永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)入手，分析了永磁無刷直流電機的運行原理以及運行特性。建立了無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型，為

3、新的控制策略提供了理論依據(jù)；詳細(xì)分析了永磁無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因，得出了轉(zhuǎn)矩脈動的解析表達式。從永磁無刷直流電機的驅(qū)動過程討論，分析了永磁無刷直流電機中幾種比較常見的PWM調(diào)制方案對電磁轉(zhuǎn)矩脈動的影響效果。分析了目前對國內(nèi)外對換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術(shù)的一些成果，總結(jié)了一種全新的控制措施。采用PWM調(diào)制方法來控制三相定子電壓，使關(guān)斷相延遲，讓關(guān)斷相的電流變化平滑進行。與此與此同時，對非換相相以及導(dǎo)通相的電壓采取控制措施，保證非換相

4、的相電流不會發(fā)生變話，因此有效抑制永磁無刷電機的電流換相過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動。在改進的控制措施的基礎(chǔ)上，設(shè)計了使用數(shù)字信號處理器作為理論基礎(chǔ)的永磁無刷直流電機的驅(qū)動系統(tǒng)的方案；分別進行硬件、軟件的設(shè)計以及驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)試工作。比較了兩種不同的控制方式對抑制轉(zhuǎn)矩脈動的效果：120°導(dǎo)通型的方波驅(qū)動和改進過后的驅(qū)動策略，驗證了新的方案對抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動有明顯的效果，以及改善永磁無刷直流電機在低速運行區(qū)域的性能。
　　經(jīng)實驗驗證，本文提出