无刷直流电动机换相分析和电流转矩解析表达式

为了获得计时电阻和电感的无刷直流电动机的平均电磁转矩的解析表达式,通过对反电势梯形波平顶120°的三相无刷直流电动机换相过程进行分析,得到考虑绕组电磁时间常数的平均电流和平均电磁转矩解析解,并以两个典型样机实测数据与计算结果对比验证。给出的计算公式可用于工程计算和分析研究。     

永磁无刷直流电机转矩脉动抑制的分析与仿真

本文利用无刷直流电机的数学模型 ,推导并仿真分析了任意平顶宽度梯形波反电动势无刷直流电动机在矩形波和正弦波两种电流驱动下的转矩脉动情况 ,得出在梯形波反电势平顶宽度减小到一定数值后 ,采用正弦电流驱动更有利于减小电磁转矩脉动     

永磁无刷直流电机转矩脉动抑制的分析与仿真

本文利用无刷直流电机的数学模型，推导并仿真分析了任意平顶宽度梯形波反电动势无刷直流电动机在矩形波和正弦波两种电流驱动下的转矩脉动情况，得出在梯形波反电势平顶宽度减小到一定数值后，采用正弦电流驱动更有利于减少电磁转矩脉动。     

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.     

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.     

多相永磁无刷电动机系统仿真及分析

推导了永磁电机电磁转矩和反电势的一般表达式,建立了考虑电感谐波和气隙磁密谐波的多相永磁无刷直流电机数学模型。对具有两套三相绕组互隔30°电角度的六相永磁无刷电动机系统进行仿真并与实验数据比较,结果表明该数学模型能准确分析计算电机的性能,并得出了多相电机可以大大降低转矩波动的结论。     

不同驱动方式对无刷直流电机性能的研究

无刷直流电机可以采用方波和正弦波2种驱动方式,研究了2种驱动方式对反电动势的平顶宽度小于120°无刷直流电机性能的影响。在电枢电流有效值一致的基础上,推导出2种驱动方式下的输出电磁转矩公式,并搭建了基于TMS320F28335的实验平台,建立了基于转速、电流双闭环控制的无刷直流电动机系统实验模型,分别从电枢电流波形和输出转矩2方面进行比较分析。实验结果表明,对于反电动势的平顶宽度小于120°无刷直流电机,相比方波驱动,正弦波驱动方式下的电机能够输出较为平稳的转矩及具备较强的过载能力。     

基于PSpice的方波无刷直流电动机的驱动控制系统仿真

PSpice库中的无刷直流电动机模型只适用于正弦波无刷直流电动机仿真。文章建立了方波无刷直流电动机的PSpice仿真系统,该系统还可以仿真反电势平顶宽度小于120°的无刷直流电动机,而且实现了高压自举驱动,为自举电路的分析提供了有效的手段。仿真结果与实验结果相符合,证明了建立的仿真系统是正确的。     

新型五相BLDC电机的容错控制策略研究

本文针对一种具有144°平顶梯形波的五相容错永磁无刷直流(BLDC)电机提出了基于转矩等效的容错控制策略。在保证输出转矩相等的基础上,推导了故障条件下的BLDC电机容错式BLAC控制策略。仿真和试验结果表明,该容错控制策略可以保证五相DLDC电机在故障条件下保持正常运行时的转矩性能。     

一种新颖的低成本无刷直流电动机控制方案

文章分析比较了具有任意平顶宽度的梯形波反电势无刷直流电动机在正弦波和方波电流驱动下的转矩脉动情况;针对反电势波形接近正弦波的无刷直流电动机,提出一种采用低分辨率霍尔位置传感器的矢量控制方案,重点讨论了基于平均转速的转子位置估计算法,并在Matlab中与传统的方波驱动进行了对比仿真,验证了所提方案的有效性。     

无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在分析无刷直流电机换相及间接位置检测原理的基础上,改进了传统反电动势法的检测电路,对反电动势相移进行了补偿,以消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响。为进一步抑制转矩脉动和改善系统的稳定性,在采用换相电流预测控制策略的基础上,设计了神经网络PID控制器。实验结果表明,设计的转矩脉动综合抑制策略有效地降低了无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,具有较好的鲁棒性,准确地实现了无位置传感器换相控制,提高了系统的可靠性。     

A novel PWM scheme to eliminate the diode freewheeling In the Inactive phase in BLDC motor

The brushless DC motor (BLDCM) with trapezoidal electromotive force (back-EMF) waveform is used widely. In principle, when the motor runs in the 120° conduction mode, two of the three phases are active while the other phase is inactive at all times. However, a ripple current occurs in the inactive phase due to the diode freewheeling during the non-commutation period in the traditional pulse width modulation (PWM) methods, which aggravates the torque ripples. A new PWM method is proposed in this paper to eliminate the diode freewheeling during the non-commutation period in the inactive phase. As a result, the torque ripple is suppressed using the proposed method. The simulation and experimental results are demonstrated to verify the validity of the proposed PWM method. __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2005, 25(7): 104–108 (in Chinese)     

调制方式对无刷直流电动机非换相状态转矩脉动的影响

分析了传统的FWM_ON调制方式对无刷直流电动机在非换相期间由于截止相的反并联二极管续流而导致转矩脉动的原因.还分析了PWM_ON_PWM调制方式的运行特性.Matlab仿真表明此种调制方式应用在无刷直流电动机非换相转矩脉动抑制上比传统调制方式具有更好的效果.     

永磁无刷直流电动机结构对转矩脉动的影响

转矩脉动是影响永磁无刷直流电动机输出力矩稳定性和精度的主要因素之一。针对永磁无刷直流电动机结构,推导了其气隙磁密与反电势和转矩脉动的关系,分析了反电势波形对转矩脉动的影响,采用Ansys对电机永磁体的不同充磁方式和不同极弧系数条件下的气隙磁密和转矩脉动进行了仿真,得到了电机反电势波形并计算得到转矩脉动系数,对于无刷直流电动机的电磁设计具有较好的指导意义。     

考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法

针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromotive force,BEMF)波形表面式永磁(surface- mounted permanent magnet,SPM)电机的矢量控制原理：定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向,通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力(或转矩)控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响,通过引入d￠q￠轴坐标系,提出一种id￠=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法,结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM 精确相变量模型,对比脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制、id￠=0矢量控制的仿真效果,验证了该文方法的有效性。id￠=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。     

电气双余度无刷直流电动机转子极弧系数研究

电气双余度是一种常见的无刷直流电动机(Brushless DC motor,BLDCM)的余度形式.极弧系数直接决定着电气双余度BLDCM的电动势(Electromotive force,EMF)的平顶宽度,而EMF波形对电气双余度BLDCM的电磁转矩波动有着直接的影响;并且极弧系数对电气双余度BLDCM的定位转矩也有着显著的影响.本文针对电气双余度BLDCM,研究了极弧系数对其转矩波动的影响.首先分析了由非理想EMF波形引起的电气双余度BLDCM电磁转矩波动;然后,采用电磁场有限元分析,计算和分析了极弧系数对电气双余度BLDCM的EMF波形和定位转矩的影响;进而得到了有助于减小各种转矩波动的极弧系数取值范围.最后通过示例的计算分析给出了电气双余度BLDCM极弧系数选取的参考方法.     

A PWM strategy for reducing torque-ripple in inverter-fed inductionmotor

A new PWM strategy suitable for an inverter-fed induction motor is described. The output waveforms in the proposed PWM inverter are investigated both theoretically and experimentally. Although the output waveform is a nonsinusoidal waveform, the induction motor driven by the proposed modulating signal produces approximately constant torque. A modulating signal for the three-phase PWM inverter is obtained by superposing a rectangular wave on the specific trapezoidal wave whose flat portion is 120 degrees. By using the proposed modulating signal, the amplitude of the fundamental component is increased by about 17 percent more than that of a conventional sine wave inverter. The new system reduces the torque ripple as well as achieving the effective utilization of the DC supply voltage for the inverter     

无刷直流电机换相转矩脉动的抑制

无刷直流电机由于功率密度高、控制容易而获得广泛应用.但高、低速下由电流换相造成的非换相相电流的失真会导致转矩脉动.本文提出了一种采用抑制非换相相电流脉动来抑制转矩脉动的新方法:即在高速下,采用降低续流相电流下降速率来间接控制非换相相电流;在低速下,直接控制非换相相电流.控制系统由模拟电路实现,结构简单,性能可靠.仿真和实验验证了所提出方法的正确性和实用性.     

定子槽口系数对永磁无刷直流电动机转矩波动的影响

转矩波动是永磁无刷直流电动机产生振动和噪声的主要原因。引起永磁无刷直流电动机转矩波动的原因主要有齿槽效应转矩、电动势波形的缺陷及换相转矩波动等。主要分析了槽口系数对转矩波动的影响,以永磁无刷直流电动机为例,利用有限元分析了整数槽和分数槽电机定子槽口系数变化对齿槽转矩的影响及槽口系数变化对气隙磁密及谐波的影响;最后计算改变槽口系数对电机主要性能的影响。