180°导通方式无刷直流电机换相转矩脉动研究

无刷直流电机(BLDCM)换相转矩脉动一直是业界关注的问题,但仅限于120°导通模式。文章研究了180°导通模式无刷直流电机在换相期间的转矩脉动变化,并与120°导通方式转矩脉动进行了比较。理论分析和仿真结果表明:电机在低速区域,120°导通模式比180°导通模式转矩脉动变化小,而在高速区域,180°导通模式比120°导通模式转矩脉动变化小。研究结果为无刷直流电机换相转矩脉动抑制提供了一种新的控制策略。     

梯形波与正弦波反电势无刷直流电动机特性分析

针对反电势为理想梯形波与理想正弦波的永磁无刷直流电动机,分析了电机在方波驱动120°导通模式下的机械特性、电流波形、换相转矩脉动.推导了反电势为正弦波的无刷直流电动机在方波驱动120°导通模式下的机械特性表达式.通过对这两种电机电流波形的对比分析以及对两者换相电流的数学推导,给出了这两种不同反电势波形的无刷直流电动机在高速和低速时两者电流波形、换相转矩脉动差异的原因.建立了两种电机的仿真模型,仿真结果进一步验证了分析的正确性.实际工程中,无刷直流电动机的反电势波形很难达到理想的梯形波,介于理想梯形波与理想正弦波之间,该研究对无刷直流电动机的设计与控制具有一定的参考意义.     

连续位置检测的无刷直流电机转矩脉动抑制的控制策略研究

常规永磁无刷直流电机,其换相位置检测采用霍尔开关元件,由于换相过程的存在,其低速运行时转矩脉动较大,限制了其应用。文章针对采用连续位置检测的无刷直流电动机,提出了通过控制三相定子电压,延长关断,使关断相的电流平滑变化,通过控制非换相相和导通相的电压,保持非换相相电流不变,从而有效抑制电流换相过程引起的转矩脉动。通过120°导通型方波驱动和改进驱动两种不同的控制方式下的比较实验,验证了该方法对抑制转矩脉动的有效性,有利于无刷直流电机的低速运行的平稳性。     

变角度导通法补偿换相转矩脉动

针对微型无人机电动力系统对低噪声、高平稳性的要求,对无刷直流电动机换相过程建立数学模型,分析了转矩脉动,提出一种变角度导通的实现方法,即根据电机转速选择合适的导通角度,以补偿无刷直流电动机由于换相引起的转矩脉动.仿真结果表明,转矩脉动量与导通角度的大小不成正比,成凹形关系.相比120.导通方式,采用变角度导通法使脉动幅值减小了35％.结果证明变角度导通法可以有效抑制无刷直流电动机换相转矩脉动,减小噪声,提高微型无人机的平稳性.     

基于有限状态模型预测控制的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

为抑制无刷直流电机换相过程中产生的转矩脉动,提出一种有限状态模型预测控制的换相转矩脉动抑制策略。根据电机数学模型,从电流角度分析换相转矩脉动产生的原因。建立无刷直流电机非换相相电流预测模型,分析换相阶段电机在低速与高速下不同开关状态的非换相相电流变化,通过反馈校正和价值函数选择适当的开关状态,使非换相相电流保持恒定,达到抑制换相转矩脉动的目的。该方法在全转速范围内均可有效抑制换相转矩脉动,并通过选取有限状态降低预测控制的计算量。仿真和实验结果表明:与传统双闭环PI控制方法相比,采用有限状态模型预测控制可以有效抑制无刷直流电机换相转矩脉动。     

无刷直流电动机电流连续控制方法研究与实现

为抑制无刷直流电动机换相期间电流的上升速度和下降速度不一致而造成的转矩脉动,探索采用三相电流连续控制方式抑制无刷直流电动机转矩脉动的方法。与传统方波相电流控制方式相比较,采用三三导通方式,三相相电流一直连续,能有效避免非换相相电流的波动及抑制由此引起的转矩脉动,并通过研究合成电流矢量形状,利用空间矢量PWM(SVPWM)方法实现系统控制。实验验证了相电流连续控制策略的正确性及可行性,换相转矩脉动得到了抑制。     

无刷直流电动机转矩脉动抑制

通过对无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)典型PWM调制控制方式的分析,对新型的PWM开关模式进行了研究,证实了它能消除非换相区的非导通相绕组的二极管续流,进而大大降低非换相区转矩脉动.在该电机系统的换相区转矩脉动抑制方面,通过对换相区开与关不同相的上升与下降电流的分析,并基于功率变换器直流侧供电电压与电机反电动势的固定关系能消除换相区转矩脉动的机理,提出了在功率变换器主电路的直流侧增加ZETA变换器,当进入换相区时由可控的ZETA变换器向功率变换器供电,供电电压保持4倍于电机反电动势.通过实验证实了系统的非换相区和换相区转矩脉动抑制效果.     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩控制仿真

无刷直流电动机（BLDCM）存在转矩脉动的突出缺点，提出了一种基于直流环节电压控制和模糊PID控制器的新型混合控制策略，以抑制无刷直流电机的转矩脉。电路拓扑包含功率因数校正降压转换器和逆变器。降压转换器通过控制直流电路电压来降低换向转矩脉动，使用模糊PID控制器和脉冲宽度调制（PWM）技术的逆变器在导通区域提供适当的电流。 Buck变换器降低了通过控制直流环节电压换向转矩脉动，逆变器使用模糊PID和PWM技术提供导通区域的电流。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动，仿真结果表明，该策略具有功率因数校正功能，可有效抑制转矩脉动，提升电机运行的鲁棒性。     

基于双向Buck-Boost的无刷直流电动机转矩脉动抑制

为提高无刷直流电动机的控制性能,减小电机换相区间转矩脉动,提出基于双向Buck-Boost供电的无刷直流电动机换相转矩脉动的抑制方法。分析了双向Buck-Boost控制模式和该电路的输出电压控制算法,仿真结果验证了电压控制算法及抑制电磁转矩脉冲的有效性。     

无刷直流电动机不同PWM调制方式研究

基于星型连接三相六状态两两导通工作方式的无刷直流电动机数学模型,介绍了电机工作中5种不同PWM调制方式。针对非换相和换相运行过程,分析了5种调制方式对电机转矩脉动的影响。通过理论公式推导和原理分析,得出采用PWM-ON方式可使无刷直流电动机转矩脉动最小。在MATLAB/Simulink下建立仿真模型,进行了仿真研究,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

开关频率对无刷直流电动机转矩脉动的影响分析

利用星形3相6状态无刷直流电机的数学模型和动态方程,讨论了PWM电压源逆变器驱动的永磁无刷直流电动机在导通运行区域和换向过程的转矩特性.通过数学解析得出,无刷直流电动机无论运行在导通区还是换向区,电磁转矩脉动都由直流供电电压、逆变器的开关频率及占空比、电机电气参数和转速高低共同决定,电磁转矩脉动与逆变器开关频率成反比关系.通过仿真和实验验证了PWM开关频率对转矩脉动的影响,为减小转矩脉动和驱动系统的设计提供了理论依据.     

无刷直流电动机转矩脉动的抑制

转矩脉动是制约无刷直流电动机发展的重大障碍,因此本文分析了无刷直流电动机转矩脉动产生的原因,并提出了相应的策略加以抑制。同时,着重对电流换相时所引起的转矩脉动进行了研究,发现采用重叠换相技术可减小这种转矩脉动。     

无刷直流电动机新型电流检测方法

为了检测三相无刷直流电动机绕组内产生力矩的电流,在电机工作于三相六拍两两导通控制方式时,针对逆变器下桥臂开关管调制方式,提出了一种新型电流检测拓扑。分析了电机绕组在各种状态下检测电流与电机电磁转矩的关系,并进行了实验验证。分析和实验证明,该拓扑能够简单、有效的检测出电机的力矩电流,对抑制电机转矩脉动具有重要意义。     

基于带抽头电感准Z源网络的BLDCM控制策略

针对无刷直流电机工作时存在的转矩脉动,分别对换相区和导通区提出不同的抑制策略。换相区在桥式电路输入端接一带抽头电感的准Z源网络,利用该拓扑的高升压增益特性,在换相期间调整直流母线电压等于4倍电机反电动势,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,有效抑制换相时的转矩脉动;导通区采用PWM-ON-PWM调制方法,消除了非导通相的二极管续流现象,电流波动及转矩脉动得到很好地控制。仿真结果显示,换相期间的转矩脉动降低到3.8%,导通区的电流和转矩波形较抑制前更加平稳,证明了系统在换相区和导通区都能有效降低转矩脉动。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型电流控制

针对无刷直流电机换相转矩脉动问题,提出一种考虑电枢电阻的换相时刻三相电流配合调制控制方法。该方法在电机全速段换相时刻采用"导通相全开、关断相脉宽调制、非换相相保持"的三相电流控制策略;通过建立换相时刻相电流数学模型,对换相时刻每一相电流变化过程进行理论分析,确定关断相占空比与电机运行参数关系,使导通相和关断相变化速率一致,保证非换相相电流无脉动。该方法在有效抑制换相电流脉动基础上实现了高速区和低速区统一控制,避免了分区不清问题。实验结果表明:与传统换相脉动控制方法相比换相电流有明显抑制效果,全速段电机转矩脉动系数在0.1左右。     

一种简单的无刷直流电动机转矩脉动抑制方法

针对无刷直流电动机电流换相转矩脉动产生的机理,研究了一种简单的转矩脉动抑制方法。它区别于传统电机参数选择困难以及转矩脉动过大等缺点,研究了直接面向换相转矩脉动的抑制方法。具体做法就是直接令推导出的换相转矩脉动等于零,然后根据其数学公式反推出其换相时对应的占空比和换相时间,通过理论分析,只要在合理的换相时间内能够将占空比取到理论计算值,就可以消除换相转矩脉动。最后在PSPICE中建立了在HPWM-LON调制模式下转矩脉动抑制数学模型并进行了仿真,通过对仿真结果的比较分析,直接面向换相转矩脉动的抑制方法在消除转矩脉动方面具有较好的效果。     

基于电流预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制

为解决无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)换相转矩脉动的问题,提出基于电流预测控制的换相转矩脉动抑制方法。首先分析换相转矩脉动产生的原理;然后采用电流预测控制同PWM_ON导通方式相结合的控制策略,在换相期间对开通相和关断相同时进行PWM调制,控制开通相的电流上升斜率和关断相的电流下降斜率相等,保证非换相的相电流保持恒定,从而减小换相转矩脉动;最后搭建了实验平台。实验表明,所提出的算法可在全速度范围内明显减小换相转矩脉动,验证了所采取策略的有效性。     

基于换相分析的无刷直流电动机机械特性研究及优化

通过分析无刷直流电动机两两导通换相过程,得出相电流在换相和导通期间的变化规律,并由相电流计算电机的平均电磁转矩,推导出电机的机械特性为非线性关系。在换相期间采用重叠换相技术后能够保持电磁转矩恒定,消除换相转矩脉动,并实现电机机械特性为一直线。在额定电磁转矩下能提高输出转速,更加充分利用电机,优化机械特性。     

无刷直流电动机直接转矩控制零矢量分析研究

无刷直流电动机直接转矩控制系统中定义开关管全关对应的电压矢量为零矢量。分析了全关条件下无刷直流电动机的电压电流变化规律,指出由于电感电流的连续性以及续流二极管的存在,全关条件下作用在电机上的电压矢量实际为对应导通条件下的反矢量,根据全关条件下电机电压电流的变化规律,提出了适用于两相导通无刷直流电动机直接转矩控制系统的新的零矢量。仿真结果验证了理论分析的正确性,以及引入新定义的零矢量对降低转矩脉动的有效性。     

六相无刷直流电动机换相转矩脉动的分析及仿真

针对三相永磁无刷直流电动机在换相期间有较大转矩脉动的问题,采用由两套独立的互差30°电角度的三相绕组星型联结构成的六相(双三相）永磁无刷直流电动机可大大减小换相转矩脉动.建立了六相永磁无刷直流电动机的数学模型,根据无刷直流电动机换相过程理论,分析比较了六相和三相无刷电动机的换相转矩脉动,推导出六相无刷电动机换相转矩脉动是三相无刷电动机的一半,并通过仿真实验进行了验证.