无刷直流电机控制技术综述

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无刷直流电机的调速与控制技术

无刷直流电机的调速与控制技术

无刷直流电机的调速与控制技术随着科技的发展,电动机在各个领域的应用越来越广泛。

而无刷直流电机作为一种高效、可靠的电机,在许多领域得到了广泛的应用。

无刷直流电机的调速与控制技术是保证电机运行稳定性和提高其性能的重要一环。

一、无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种基于电磁感应原理工作的电动机。

其核心部件是电机转子上的永磁体,通过感应电流产生的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用,从而实现电机的运转。

相比于传统的有刷直流电机,无刷直流电机省去了电刷与换向器件,因此具有更高的效率和更长的寿命。

二、无刷直流电机的调速方法无刷直流电机的调速方法主要包括电压控制调速和电流控制调速两种。

1. 电压控制调速电压控制调速是通过改变电压的大小来控制电机的转速。

在实际应用中,最常见的方式是采用PWM (Pulse Width Modulation) 调制技术。

PWM技术通过调整电压的占空比,使得电机在一个固定的周期内以不同的占空比工作,从而实现不同的转速。

这种方法简单易行,但是对于大功率的无刷直流电机,其调速范围较窄。

2. 电流控制调速电流控制调速是通过改变电机定子线圈的电流来控制电机的转速。

常见的控制方法有开环控制和闭环控制。

开环电流控制是在电机定子线圈中加回馈电阻,通过改变反馈电阻的大小来调整电流。

这种方法结构简单,控制参数易调,但是系统稳定性较差,无法适应负载的变化。

闭环电流控制是在开环控制的基础上加入反馈环节,通过传感器测量电机的电流,并与设定的电流进行比较,通过PID控制算法来调整控制器输出的电压,从而控制电机的转速。

这种方法可以提高系统的稳定性和动态响应性能,适用于对转速精度和系统稳定性要求较高的应用。

三、无刷直流电机的控制技术无刷直流电机的控制技术是实现电机调速的重要手段之一。

根据不同的应用场景和需求,可以选择不同的控制方法。

1. 速度控制速度控制是无刷直流电机最基本的控制方式。

通过改变电机的输入提速,可以控制电机的转速。

永磁无刷直流电机及其控制

永磁无刷直流电机及其控制

永磁无刷直流电机及其控制一、本文概述永磁无刷直流电机(Permanent Magnet Brushless DC Motor,简称BLDC)是一种结合了直流电机与无刷电机优点的先进电机技术。

本文将对永磁无刷直流电机及其控制技术进行详细的阐述和探讨。

我们将概述永磁无刷直流电机的基本原理和结构特点,包括其与传统直流电机的区别,以及为何在现代工业和家用电器等领域得到广泛应用。

接着,我们将深入探讨永磁无刷直流电机的控制策略,包括位置传感器控制、无位置传感器控制以及先进的电子控制技术,如微处理器和功率电子器件的应用。

我们还将分析永磁无刷直流电机的性能优化和故障诊断技术,以提高其运行效率和可靠性。

我们将展望永磁无刷直流电机及其控制技术的发展趋势,并探讨其在未来可持续能源和智能制造等领域的应用前景。

通过本文的阐述,读者可以对永磁无刷直流电机及其控制技术有更为全面和深入的理解。

二、永磁无刷直流电机的基本原理永磁无刷直流电机(Permanent Magnet Brushless DC Motor,简称BLDC)是一种结合了直流电机与无刷电机优点的电机类型。

其基本原理主要依赖于磁场与电流之间的相互作用,以及电子换向器的无刷换向技术。

磁场与电流相互作用:永磁无刷直流电机中,永磁体(通常是稀土永磁材料)被用来产生恒定的磁场。

当电流通过电机的电枢(也称为线圈或绕组)时,电枢会产生一个电磁场。

这个电磁场与永磁体的磁场相互作用,导致电机转子的旋转。

无刷换向技术:与传统的有刷直流电机不同,永磁无刷直流电机使用电子换向器代替了机械换向器。

电子换向器通过控制电流在电枢中的流动方向,实现了电机的无刷换向。

这种技术不仅提高了电机的效率,还降低了维护成本和噪音。

控制策略:为了精确控制电机的转速和方向,永磁无刷直流电机通常与电子速度控制器(ESC)一起使用。

电子速度控制器可以根据输入信号(如PWM信号)调整电枢中的电流大小和方向,从而实现对电机转速和方向的精确控制。

无刷直流电机控制技术综述

无刷直流电机控制技术综述

无刷直流电机控制技术综述一、本文概述随着科技的飞速发展和工业自动化的深入推进,无刷直流电机(Brushless DC Motor, BLDCM)控制技术日益受到广泛关注。

无刷直流电机以其高效、节能、长寿命等优点,在电动工具、电动车、航空航天、机器人等领域得到广泛应用。

本文旨在对无刷直流电机控制技术进行综述,介绍其基本原理、发展历程、主要控制策略以及未来发展趋势,以期为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考。

本文将对无刷直流电机的基本结构和工作原理进行简要介绍,为后续的控制技术分析奠定基础。

通过回顾无刷直流电机控制技术的发展历程,揭示其从简单的开环控制到复杂的闭环控制,再到智能控制的演变过程。

接着,重点介绍几种主流的无刷直流电机控制策略,包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等,并分析它们在不同应用场景下的优缺点。

还将探讨无刷直流电机在高速、高精度、高效率等方面的特殊控制需求及其解决方案。

本文将对无刷直流电机控制技术的未来发展趋势进行展望,包括控制算法的优化与创新、新型功率电子器件的应用、以及电机与控制系统的一体化设计等。

通过本文的综述,读者可以对无刷直流电机控制技术有一个全面而深入的了解,为相关领域的研究和实践提供有益的启示和指导。

二、无刷直流电机的基本原理与结构无刷直流电机(Brushless Direct Current,简称BLDC)是一种采用电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。

其基本工作原理和结构与传统直流电机有所不同,因此在控制上也具有其独特之处。

基本原理:无刷直流电机的工作原理基于电子换向技术。

它利用电子开关器件(如功率晶体管或功率MOSFET)实现对电机电流的换向控制,从而改变了电机转子的旋转方向。

与传统直流电机相比,无刷直流电机省去了机械换向器和电刷,因此具有更高的运行效率和更长的使用寿命。

结构特点:无刷直流电机主要由定子、转子和电子换向器三部分组成。

定子通常由多极电磁铁构成,而转子则是一个带有永磁体的圆柱形结构。

无刷直流电机控制器的综述【文献综述】

无刷直流电机控制器的综述【文献综述】

文献综述电气工程及自动化无刷直流电机控制器的综述摘要:实现由专用集成芯片及外围电路构成的一种体积小、结构紧凑、调试方便的无刷直流电机控制器,实现电机的正反转,并分析了各部分的电路结构。

关键词: MC33035; MC33039;无刷直流电机;控制器;1引言无刷直流电机是随着大功率开关器件、专用集成电路、稀有永磁材料、微机、新型控制理论及电机理论的发展而迅速发展起来的一种新型电动机,它比交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点,又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗、调速性能好等特点,因此在当今国民经济的各个领域(如医疗器械、仪器仪表、化工、轻纺以及家用电器等方面) 的应用日益普及。

2无刷电机的控制结构及原理所谓无刷直流电动机是利用半导体开关电路和位置传感器代替电刷和换向器的直流电动机,也就是,它是把电刷与换向器的机械整流变换为霍尔元件与半导体功率开关元件的电子整流。

无刷直流电机由转子和定子两部分组成,转子用永磁材料制成,构成永磁磁极,定子由绕组和铁芯组成,定子铁芯由导磁硅铁片迭压而成,其周上均匀分布的槽中嵌放有很多相电枢绕组。

直流无刷驱动器包括电源部及控制部:电源部提供三相电源给电机,控制部分需要转换输入电源频率。

图一电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V),如果输入是交流电就得先经转换器转成直流。

不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先用换流器将直流电压转换成3 相电压来驱动电机,换流器一般由6个功率晶体管分为上臂(A+、B+、C+)臂(A-、B-、C-)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。

控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器换相的时机。

直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器作为之闭回路控制,同时也作为相序控制的依据。

要让电机转动起来,首先控制部就必须根据hall-sensor 感应到的电机转子目前所在位置,然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序,如下(图二)inverter 中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管),使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动。

无刷直流电机的原理和控制介绍

无刷直流电机的原理和控制介绍

基本原理(一)
无刷直流电机组成部分:电机本体、位置传感器、电子开关线路; 电机本体在结构上与永磁同步电动机相似; 电子开关线路由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元两部分组成; 电子开关线路导通次序是与转子转角同步的,起机械换向器的换向作用。
基本原理(二)
无刷直流电动机结构
基本原理(三)
控制电路是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服功能的指挥中心,它主要完成以下功能: 1)对转子位置传感器输出的信号、PWM调制信号、正反转和停车信号进行逻辑综合, 给驱动电路提供各开关管的斩波和选通信号, 实现电机的正反转及停车控制。 2)产生PWM调制信号,使电机的电压随给定速度信号而自动变化,实现电机开环调速。 3)对电动机进行速度闭环调节和电流闭环调节,使系统具有较好的动态和静态性能。 4)实现短路、过流和欠压等故障保护功能等。
目 录
发展历程 无刷直流电机的优势 应用领域 基本原理 控制技术
发展历程
初衷:克服机械换相带来的缺点,以电子换相取代机械换相 发展过程:1955年美国D.Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利,标志着现代无刷电动机的诞生;而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段,1978年德国推出MAC无刷直流电动机及其驱动器的推出,标志着走入实用化阶段;之后,国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究,先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机 发展方向:控制更精密;功率更大;无位置传感器;降低转矩波动;
控制系统(十)
控制器
模拟控制系统
数字控制系统
分立元件加少量集成电路构成的模拟控制系统
基于专用集成电路的控制系统
数模混合控制系统
全数字控制系统
控制系统(十一)

无刷直流电机控制技术综合

无刷直流电机控制技术综合

电压两两 比较直接 得 出触 发逻辑信 号 的方法 , 整个运 在 行段 , 根据不 同的转速 , 在两个位置检 测电路之间进行切 换。随着微处理器 的应用 , 利用软 件的延 对方法 可 以完
全简化端 电压检测法的位 置检测 电路。文献 [ ] 出用 7提
三 相端 电压 和 比较 电压 间 接 得 到 绕 组 反 电势 的 过 零 点 ,
积, 且需要 多根信号线 , 给无刷 直流电机的微型化带来 这
了困 难 , 也增 加 了 电机 制 造 的工 艺 要 求 和 成本 。
为省去位置传感器 , 文献 [ ] 5 根据各相 反电势 随转子 位置改变的原理提 出 了端 电压检 测法 , 三相端 电压经 把 低通滤波器延 时 9 。 0 电角度 , 再经 比较电路 得出触发 逻辑 信号。但该方法存在着低通滤 波器 在电机低速时延对不
ZHE i WA e-p NG J , NG Xu u
( hj n nvr t ,hj n a gh u3 2 , hn ) Z e a gU i s y Z ei gH n zo 0 7 C ia i ei a 1 0
摘 要 : 绍 了无 刷 直 流 电 机 的转 子 位 置 检 测 的 实 现 方 介
有效的方法 , 利用 传感器 得 到的不 同位置信 号经过 门 电 路、 模拟开关或专用芯 片就 可以得 到不 同的触 发逻辑 信
号 , 现 触 发 状 态 的 自动 切 换 . , 着 微 处 理 器 的 应 实 4 随 J
法, 并提 出了各 种控制策略 , 分析 了产生转矩脉 动 的各种原 因 及无 位置传感器 的无刷直流 电机 的多种起 动办法 。 关键 词 : 无刷 直流 电机 ; 转子位 置检测 ; 无位 置传感 器 ; 转

无刷直流电机运行原理与基本控制方法

无刷直流电机运行原理与基本控制方法

无刷直流电机运行原理与基本控制方法无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDC)是一种通过电子器件进行电动势控制的电机。

它与传统的有刷直流电机相比,无需换向器,具有体积小、寿命长、效率高等优点。

本文将介绍无刷直流电机的运行原理以及基本控制方法。

无刷直流电机由定子和转子两部分组成。

定子部分是由若干个绕组组成的,每个绕组分别位于电机的不同位置上,并通过适当的方式连接到驱动电子装置上。

转子部分是一个由磁铁组成的旋转部件。

当绕组首先通电时,电流产生的磁场将影响转子上的磁铁,使其始终追随绕组的磁场运动。

由于转子上有多个磁铁,每个磁铁都可能受到不同的绕组的影响,因此能够实现高效的力矩输出。

1.传感器反馈控制:传感器反馈控制是一种常用的无刷直流电机控制方法。

这种方法通过在电机上安装霍尔传感器或编码器等反馈装置,实时获取电机的位置信息。

控制器根据这些信息,采用恰当的算法控制电机的相序和电流大小以使电机达到所需的速度和位置。

2.电子换向:电子换向是指通过改变电流的方向和大小来实现电机转子上的磁场方向的变化。

具体地,通过控制器引入恰当的电流波形,使得转子上的磁铁始终与绕组的磁场保持正交关系,从而实现电机的正常运转。

3.空载检测:空载检测是一种无刷直流电机常用的控制方法。

当电机不承受负载时,转子的转速会比正常情况下更高。

通过监测电机的转速,控制器可以判断电机是处于空载还是负载状态,并相应地调整电流的大小和方向,以达到所需的控制效果。

4.PID控制:PID控制是一种常用的控制方法,适用于无刷直流电机的速度和位置控制。

PID控制器根据电机的速度或位置误差计算出一个调整量,然后通过调整电流和相序来实现电机的控制。

PID控制器的输出可以根据需求进行调整,从而实现不同的电机运行模式。

总结无刷直流电机是一种通过电子器件进行电动势控制的电机,具有高效、寿命长等优点。

其运行原理是通过控制电流的大小和方向,使得转子上的磁铁与绕组的磁场保持正交关系,从而实现电机的正常运转。

《无刷直流电机的关键技术研分析综述3000字》

《无刷直流电机的关键技术研分析综述3000字》

无刷直流电机的关键技术研分析综述目录无刷直流电机的关键技术研分析综述 (1)1.1无刷直流电机的结构 (1)1.1.1电机本体 (1)1.1.2位置传感器 (2)1.2无刷直流电机的工作原理 (2)1.3无刷直流电机的数学模型 (5)1.3.1电压方程 (5)1.3.2感应电动势方程 (6)1.3.3工作特性 (6)1)启动特性 (7)2)调速原理 (7)工作条件:保持电压U=U N,保持电阻R=R a (7)1.1无刷直流电机的结构无刷直流电机本体总体结构示意图如图1.1所示。

图1.1无刷直流电动机的结构示意图其中,1为主定子、2为主转子、3为传感器定子,4为传感器转子,5为电子换向开关电路。

1.1.1电机本体电机本体在结构上与永磁同步电动机相似,是由定子和转子组成的。

图1.2无刷直流电机本机截面示意图无刷直流电动机电枢绕组放到定子上。

多相绕组与电子开关电路相连接。

绕组联结方式有两种:星型联结和三角形联结。

在电机运行过程中,定子绕组在能量转换部分扮演着主要角色。

转子是电动机的传动装置,通电后的定子绕组的合成磁场和转子产生的磁场相互作用产生转矩使得转子的转动。

由三部分组成:永磁体、支撑部件和导磁体。

永磁体和导磁体是形成磁场的核心部件,在很大程度上决定了电动机的特性。

可分为凸出式、嵌入式和插入式三种。

1.1.2位置传感器位置传感器是无刷直流电动机系统的关键部件之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标志。

其作用是:实时检测转子的位置,将转子的位置信号转换成电信号,为主控芯片转子位置信息,使主控芯片发出正确的换相信息,以控制功率开关器件使其导通或者截止,使电动机电枢绕组中的电流能够随着转子位置的变化而按次序换相通电,气隙中形成步进式的旋转磁场,从而驱动转子连续不断地旋转。

无刷电机霍尔位置传感器是将有关外围电子元件集成在一起,组成一个有源的磁敏集成电路。

通常将霍尔芯片(一矩形半导体薄片)、放大器、温度补偿电路、电源稳压电路、输出级等制作在同一块硅片上,然后用塑料封装。

无刷电机控制技术研究

无刷电机控制技术研究

无刷电机控制技术研究1. 引言无刷电机是一种在现代工控系统、机械手术、医疗设备、家电、自动化控制等领域中应用愈来愈广泛的电机。

传统的有刷电机因为具有易损、噪音大、寿命短等缺点,已经逐渐被无刷电机所替代。

无刷电机由于没有碳刷和电刷连接,同时在转子上采用了永磁体,因而寿命更长、效率更高、噪音更小。

2. 无刷电机工作原理无刷直流电机是通过控制其电子器件,从而改变电机转子上的磁场方向来控制电机。

在无刷电机中,转子不是由线圈产生磁场,而是由永磁体或者磁性罗盘所产生的磁场向转子上的磁铁产生作用力,使得转子旋转。

3. 无刷电机的控制技术无刷电机的控制技术包括了传感器和无传感器两种方法。

无传感器控制技术可以通过利用模糊控制和自适应控制技术来实现,然而传统调速方法因为控制性能差,效率低,目前已经逐渐被无传感器调速方法所替代。

无传感器调速方法是利用单片机、数字信号处理器(DSP)等高性能处理器控制无刷电机,并通过精确的离散化算法进行控制,从而提高了其控制精度。

无传感器控制技术能够实现对电机功率和扭矩的精确控制,从而使得电机的效率更高,寿命更长。

4. 无刷电机控制技术在工业中的应用无刷电机控制技术在工业中的应用范围非常广泛。

例如在纺织厂、印刷厂、包装厂、食品厂、机械加工厂和制药厂等复杂的生产条件下,无刷电机控制技术能够更加准确地实现电机的控制,从而提高生产效率、降低成本。

当前,无刷电机控制技术也被广泛应用于机器人、注塑机、自动化流水线等领域。

5. 基于无刷控制技术的电动车随着电力汽车的发展,无刷电机控制技术也得到了广泛的应用。

传统的电动车基本采用的是有刷电机控制技术,其控制虽然简单,但是效率低、寿命短,同时控制不稳定。

而基于无刷电机控制技术的电动车,能够实现电机的精确控制和高效率,从而具有更好的性能优势。

无刷电机控制技术可以实现以下移动汽车中的应用:磁轴翼正向和反向,多足步行机器人的运动,人字形六足机器人的运动和滑行机器人的运动等。

无刷直流电动机控制系统文献综述

无刷直流电动机控制系统文献综述

毕业设计文献综述4)电动机出力高:该电动机在体积和最高工作转速相同时,较异步电动机输出功率提高30%。

5)适应性强:电源电压偏离额定值+10%或-15%,环境温度相差40K以及负载转矩从0-100%额定转矩波动时,无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态偏差,不大于设定转速的±1%。

6)无刷直流电动机是一种自控式调速系统,它无需像普通同步电动机那样需要启动绕组;在负载突变时,不会产生振荡和失步。

8)无刷直流电动机适合长期低速运转、频繁启动的场合,这是变频调速器拖动Y系列电动机不可能实现的。

四、无刷直流电动机系统的组成无刷直流电动机基本上有二种方案。

其中一种方案:由受控制的变换器和同步电动机并用,它由变换器、同步电动机、转子位置传感器和逻辑电路组成。

同步电动机是指多相(三、四、五相等)电枢绕组定子和永磁体转子。

定子可采用与传统直流电机转子非常相似的方式绕成,绕组原应接于换向器升高片的位置现由晶体管开关所代替,应用转子位置传感器和相关的逻辑电路,开关可依次接通和关断,以仿效换向器的作用,并在定子内产生了跳跃式的磁场,使永磁转子跟着旋转。

故无刷直流电动机和传统直流电动机有相同的工作原理。

无刷直流电动机的简图如下图所示。

图I 无刷直流电动机的简图1无刷直流电动机(BLDCM)由电动机本体和驱动器构成,是一种典型的机电一体化产品。

2 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。

电动机转子由钕铁硼等永磁材料构成。

在定转子形成的气隙中产生N-S极相间的方波磁场,所以也把这种电动机称为“方波电动机”。

为了使电动机绕组准确换向,在电动机内装有位置传感器,。

无刷直流电机矢量控制技术

无刷直流电机矢量控制技术

无刷直流电机矢量控制技术一、引言无刷直流电机(BLDC)在工业生产和家用电器中都有广泛应用,而矢量控制技术是BLDC控制的重要方法之一。

本文将详细介绍无刷直流电机矢量控制技术的原理、实现方法以及应用场景。

二、无刷直流电机简介无刷直流电机是一种基于永磁体和交变电源的转子驱动器,其结构与传统的有刷直流电机不同。

BLDC具有高效、低噪音、长寿命等优点,在许多领域都有广泛应用。

三、矢量控制原理矢量控制是一种高级的BLDC控制方法,它充分利用了BLDC结构中的永磁体,通过对永磁体和转子位置进行精确测量和计算,实现对转子位置和速度的精确控制。

1. 空间矢量理论空间矢量理论是BLDC矢量控制中最基本的理论之一。

它将三相交流信号表示成一个旋转向量,在不同时间点上旋转不同角度,从而实现对BLDC驱动器输出信号的精确调节。

2. 磁场定向控制磁场定向控制是BLDC矢量控制中的另一个重要理论。

它通过对BLDC中的永磁体和转子位置进行精确测量和计算,实现对转子位置和速度的精确控制。

四、矢量控制实现方法BLDC矢量控制有多种实现方法,其中最常见的是基于DSP芯片的数字式矢量控制。

下面将介绍数字式矢量控制的实现方法。

1. 传感器信号采集数字式矢量控制需要采集BLDC驱动器中的多个信号,包括电流、电压、角度等。

这些信号需要通过传感器进行采集,并通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号。

2. 控制算法设计数字式矢量控制需要设计一套高效稳定的控制算法,以实现对BLDC 驱动器输出信号的精确调节。

这些算法包括PID算法、FOC算法等。

3. DSP芯片编程DSP芯片是数字式矢量控制中最重要的组成部分之一。

它需要编写相应的程序代码,以实现对BLDC驱动器输出信号的精确调节。

五、应用场景BLDC矢量控制技术在许多领域都有广泛应用,包括工业生产、家用电器、电动车等。

下面将介绍BLDC矢量控制在电动车中的应用。

1. 电动车驱动系统BLDC矢量控制技术可以应用于电动车驱动系统中,通过对BLDC驱动器输出信号的精确调节,实现对电动车速度和转向的精确控制。

无刷直流电机的控制技术研究与应用

无刷直流电机的控制技术研究与应用

无刷直流电机的控制技术研究与应用无刷直流电机是一种应用广泛的电机类型,具有高效率、高转矩、高精度等特点,在工业自动化、机器人、电动车、飞行器等领域得到了广泛应用。

而要实现对无刷直流电机的有效控制,则需要掌握一定的控制技术,既可以提高电机的性能,也可以保障其安全可靠的运行。

本文将从无刷直流电机的基本构造和性能特点入手,探讨无刷直流电机控制技术的研究与应用。

一、无刷直流电机的基本构造与性能特点无刷直流电机由转子、定子、磁极和霍尔元件等组成。

在电机运行时,驱动电流经过定子绕组,通过不同磁极的磁场作用,使转子转动。

与传统的有刷直流电机相比,无刷直流电机免去了机械式电刷和滑环结构,电机转子由永磁体或电磁感应产生的磁场驱动,因此具有更高的效率、更低的噪声、更少的电磁干扰等优势。

无刷直流电机的性能特点也非常突出。

首先,它的启动转矩大,在开始运转之前即可产生足够的转矩,避免了因惯性产生的起动过程中的能量损耗。

其次,电机转速平稳,速度响应快,特别适用于要求高精度、高速度的场合。

另外,无刷直流电机还可以实现反向转动,具有卓越的调速性能和控制能力。

二、无刷直流电机控制技术的研究与进展无刷直流电机的控制技术涉及到对电机驱动电源的控制、电机转矩及速度的控制、电机过流保护、故障检测等方面。

由于无刷直流电机结构复杂,涉及多个物理学问题,因此其控制技术研究也十分复杂和多样化,但可以从以下几个方面来进行讨论:1.电机控制模型无刷直流电机的控制模型一般采用电动机等效电路模型或分段模型。

其中电动机等效电路模型是将电机看做一个相互耦合的电学系统,将电机的机械性能和电气性能综合考虑,建立电机的动态模型。

通过对该模型的数学仿真,可以得出电机在不同工况下的性能参数,为电机控制系统提供重要参考。

而分segment模型将电机根据工作状态和电气特性进行分段建模,包括低速、高速、过流等工作状态,在不同状态下采用不同的模型,把复杂的电机控制问题转化为简单的控制问题,可极大提高控制效率和精度。

无刷直流电机运行原理与基本控制方法

无刷直流电机运行原理与基本控制方法

无刷直流电机运行原理与基本控制方法无刷直流电机(Brushless DC Motor,简称BLDC)是一种新型的电机,它与传统的有刷直流电机相比具有无刷、长寿命、低噪音、高效率等优点,因此在众多电动设备中得到广泛应用。

下面将介绍无刷直流电机的运行原理以及基本控制方法。

无刷直流电机由转子和定子组成。

定子上通常安装有三个正弦波分布的绕组,转子上安装有多个永磁体。

当电源施加在定子绕组上时,绕组内产生三相交流磁场,永磁体受到定子磁场的作用而旋转。

无刷电机实际上是一种由电脉冲驱动的电机,控制器通过给定的电流波形控制磁场的大小和方向,从而控制电机的转速和方向。

1.开环控制:开环控制是指在控制电机转速时仅根据给定转速信号来控制电机的工作状态,不考虑电机实际转速,也不进行反馈控制。

开环控制简单、成本低,但对于负载变化、电压波动等因素敏感,稳定性较差。

开环控制主要有直接转速控制和扭矩控制两种方式。

(1)直接转速控制:通过控制输入电压或电流的大小来控制电机的转速。

比如,PWM控制器可以根据所设定的占空比控制电流的大小,从而影响电机的转速。

(2)扭矩控制:通过控制输入电流的大小来控制电机的输出扭矩。

可以使用电流传感器来测量电机的电流,并通过调整电流大小来控制扭矩输出。

2.闭环控制:闭环控制是在开环控制的基础上加入反馈控制,以提高电机的稳定性和动态性能。

闭环控制可以根据电机实际转速与设定转速之间的误差来调整控制信号,从而使电机的运行更加精确。

通常使用位置传感器、速度传感器或反电动势等反馈信号来进行闭环控制。

闭环控制的主要方式包括位置环控制、速度环控制和电流环控制。

(1)位置环控制:通过位置传感器检测电机的位置,并将该信息与设定位置进行比较,然后根据误差信号进行控制。

位置环控制可以实现较高的精度,但对传感器的要求较高。

(2)速度环控制:通过速度传感器检测电机的转速,并将该信息与设定转速进行比较,然后根据误差信号进行控制。

《无刷直流电机控制简介》

《无刷直流电机控制简介》

《无刷直流电机控制简介》无刷直流电机控制是指采用电子晶体技术控制电机的转速、角度和力矩的一种技术。

在许多行业和应用中,无刷直流电机已经成为一种非常流行的选择。

本文将通过以下步骤介绍无刷直流电机控制的基本知识和实现方式。

1. 基本原理无刷直流电机是一种以永磁体为转子,以多相绕组电器为其驱动方式的电机。

与传统的直流电机相比,无刷直流电机不需要对转子上的电刷进行实时维护和保养,因为它们不需要物理接触,同时也提高了电机的效率和可靠性。

在驱动方面,无刷直流电机采用功率放大器将电机驱动器输出的低电平信号放大,然后将高电平信号应用到电机绕组上,以控制其转速和转向。

2. 控制方式控制无刷直流电机的方式有多种,其中最常见的是传感器和无传感器(又称为霍尔传感器和霍尔电机)。

无传感器控制方式利用电机自身的后电动势信号来测量电机的位置,以实现控制,而传统的传感器控制方式则使用霍尔传感器测量电机的转子方位,并将其位置反馈到控制器,通过对转子转向和驱动电流的调节来实现控制。

3. 控制器类型无刷直流电机控制器可以分为开环控制和闭环控制两种类型。

开环控制器基于预设的速度曲线给出电机应有的输入信号。

闭环控制器则基于反馈信息来调整输入信号,使得电机实际运转速度尽可能接近预设速度,并且能够抵抗负载变化和其它干扰。

4. 应用领域和优点无刷直流电机控制技术被广泛应用于自动门窗、空调循环、汽车动力锁车和以及工业生产线上。

相较于传统的直流电机,无刷直流电机的优点在于小体积、高效率、低噪音、低振动和长使用寿命等方面。

同时,由于其基于数字控制,无刷直流电机还可以通过编程来实现高度个性化的操作方式。

总之,无刷直流电机控制是一种能够充分发挥电子晶体技术优势的驱动技术。

掌握这种技术能使电机控制更加高效、方便、节能和可靠。

需注意的是,无刷直流电机控制并不限于以上的介绍和应用,有越多的应用领域需要不断开发和创新,许多电机控制器制造商也在不断推出新的控制技术来适应不同的应用场景。

无刷直流电机驱动控制综述

无刷直流电机驱动控制综述

无刷直流电机驱动控制综述一、引言随着微电子技术的发展和永磁材料磁性能的不断提高,永磁无刷直流电机近年来受到普遍重视,并且取得了很大的发展。

永磁无刷直流电机具有调速方便、结构简单、维护简便、电磁污染小、功率密度大等优点,在伺服系统及小功率拖动系统中得到了广泛的应用。

然而,由于电机本身结构以及馈电系统等方面的原因,无刷直流电机具有较大的转矩波动,这限制了其在精密传动和大功率驱动等系统中的应用;另外,转矩波动导致电机振动加剧,噪声增加,也影响了电机寿命。

而且位置传感器的存在不但增加了电机的自身尺寸,使内部结构变得复杂,同时也大大限制了无刷直流电机在一些系统要求较高(如卫星仪器)条件下的应用。

国内外学者针对这两个问题进行了大量的研究,提出了各种不同的解决控制方案。

二、转矩波动针对转矩波动,我国各大高校学者做了大量的研究。

1、自抗扰控制器《中国电机工程学报》2006年24期[1]夏长亮老师提出了抗扰控制器来抑制转矩脉动。

抗扰控制器是基于跟踪微分器(TD)安排过渡过程、扩张状态观测器(ESO)估计系统状态、模型和外扰由非线性反馈控制律(NLSEF)来给定控制信号的一种非线性控制器。

它通过非线性变换,将非线性结构转化为线性系统的积分串联结构,从而实现了动态系统的反馈线性化。

设有受未知外扰作用的非线性不确定对象为x(n)=f(x,ẋ,……x(n−1),t)+w(t)+bu (1)式中:f(x,ẋ,……x(n−1),t)为未知函数;w(t)为未知外扰;x(t)为量测输入;u 为控制输入;b 为控制。

输入系数。

对应的自抗扰控制器结构如图 1 所示。

图1、自抗扰控制器结构图根据永磁无刷直流电机自身特点以及自抗扰控制器的设计原则,将电机等效为由 2 个非线性系统构成的积分串联型对象,设计了 2 个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制,即外环控制转速并给出内环转矩参照值,内外控制转矩以抑制转矩波动,最终以逆变桥直流侧电压为控制输入,电角速度ω为量测输入,自抗扰控制方案如图2所示:图2、抑制转矩波动的自抗扰控制框图在自抗扰控制器中,系统的外扰和内扰处于同等地位,而扩张状态观测器能够快速地跟踪电磁转矩输出并给出转矩子系统的实时作用值。

无刷直流电机控制技术综述

无刷直流电机控制技术综述

无刷直流电机控制技术综述在十九世纪电机诞生的时候,其中实用性的电机就是无刷的形式,其得到了广泛的运用,随着时代的发展,在上世纪中叶的时候晶體管诞生,直流无刷电机也随之应运而生,无刷直流电机的应用十分广泛,在各个领域都有涉猎。

标签:直流无刷电机;技术研究;控制技术0 引言經过不断的演变与发展,无刷直流电机综合了交流电机和直流电机的全部优点出现在人们的视野当中,它的出现大大的提高了生产的效率,减少了能源的消耗,得到了广泛的应用和普及。

在电机领域中,新型无刷电机的品种众多,其性能和价格都不尽相同,就其的控制来说具有多种方法。

1 无刷直流电机的特点随着科技的发展,无刷直流电机的出现代替了许多传统的电机,在各个领域都得到了广泛的应用,它具有传统直流电机的全部优点,但同时又除去了碳刷、滑环结构,它在投入使用的过程中具有速度很低的优点,这就大大的减少了用电率,虽说其速度低但其产生的功率却十分巨大,其体积小、重量轻的优点省去了减速机的超大负载量,在使用的过程中效率十分高。

由于其除去了碳刷,所以减少了很多消耗,这就使它的省电率相当高,再加上其在运作时不会产生火花,对于一些爆炸性的场所来说更具备安全性,对其的维修和保养方面来说也是十分容易的。

综合其特点来看,和其他种类的电机相比其优异性非常显著,因此,无刷直流电机凭借着其充分的优势在很多场合都发挥着重要的作用。

2 转子位置检测技术逆变器功率器在进行运转的时候,转子在进行运转的时候位置会发生改变,在其位置发生改变的同时会触发组合,使其组合的状态进行不同的改变,这就是无刷直流电机的运行原理,由此看来,想要准确的控制无刷直流电机的运行就必要确保转子的位置,与此同时还要对转子触发的功率器件组合进行相应准时的切换,想要做到这一点是相当困难的。

通过科技水平的不断提高,相关学者提出了检测转子位置的一种新的办法。

首先准备一些非磁性导电质地的材料,把这些材料粘在永磁转子的外部;其次,相关设备在工作时会使非磁性材料上产生涡流效应,进而使转子的位置发生相应的改变,最后通过观察检测电压来确定转子的位置。

基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究 的文献综述2000字左右

基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究 的文献综述2000字左右

基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究的文献综述2000字左右研究无刷直流电动机控制系统是电气工程领域的一个重要课题,它涉及到控制理论、电机原理、嵌入式系统等多个学科领域。

以下是一个关于基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究的文献综述,大约2000字左右:________________________________________文献综述:基于单片机的无刷直流电动机控制系统研究1. 引言无刷直流电动机(BLDC)以其高效率、低噪音和长寿命等优点在工业和家用电器中得到了广泛应用。

而基于单片机的无刷直流电动机控制系统,作为一种先进的电机控制技术,具有成本低、响应快、可靠性高等特点,受到了研究者们的广泛关注。

2. 无刷直流电动机的工作原理无刷直流电动机是一种将电能转换为机械能的装置,其工作原理基于电磁感应和电流的相互作用。

通过在电动机中的定子和转子上安装恰当的磁铁,配合适当的控制电路,可以实现对电机转速和转矩的精确控制。

3. 基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计基于单片机的无刷直流电动机控制系统一般由三部分组成:传感器模块、控制算法和功率放大模块。

传感器模块用于获取电机的运行状态,包括转速、位置等信息;控制算法根据传感器获取的信息计算出适当的电机控制信号;功率放大模块将控制信号放大驱动电机。

4. 常用的控制算法常用的无刷直流电动机控制算法包括电枢电流控制、感应电动机模型控制、空间矢量调制控制等。

这些控制算法在实际应用中各有优缺点,研究者们通常根据具体的应用场景选择合适的算法。

5. 实验与应用基于单片机的无刷直流电动机控制系统已经在工业自动化、电动汽车、无人机等领域得到了广泛应用。

研究者们通过实验验证了该控制系统的稳定性、精度和可靠性,并不断改进和优化控制算法,以适应不同的应用需求。

6. 结论与展望基于单片机的无刷直流电动机控制系统是电机控制领域的一个重要研究方向,其在提高电机性能、降低能耗、推动电动化技术发展等方面具有重要意义。

无刷直流电机控制技术的研究与应用

无刷直流电机控制技术的研究与应用

无刷直流电机控制技术的研究与应用随着现代科技的发展,无刷直流电机控制技术已经逐渐成为了电机行业的主流技术之一。

无刷直流电机有着回转速度高、效率高、噪音小、寿命长等诸多优点,因此被广泛应用于各种领域。

本文将着重介绍无刷直流电机控制技术的相关概念和应用情况。

一、无刷直流电机的概念无刷直流电机是一种新型的电机形式,其产生的磁场由外部磁铁或电流产生,同时在转子上没有导电环。

无刷直流电机是由电子晶体管方式完成数字化控制,减少了电刷和旋转间接磨损,同时使电机的能量转换更加高效。

二、电机控制技术的发展早期,热电压机、转盘转动、水力发电机、风力发电机等普遍使用交流电机,直到20世纪80年代后,无刷电机在电子技术、微机控制技术、磁布置理论、高强度材料科学等方面取得突破,开始广泛应用于家电、工具、电动汽车、船舶等领域,大大提高了产品的性能和质量。

三、无刷直流电机控制技术的特点(一)高效节能由于无刷直流电机采用电子晶体管方式完成数字化控制,减少了电刷和旋转间接磨损,同时使电机的能量转换更加高效。

这种电机在额定工作点上的效率可以高达90%以上,相较于传统交流电机,其效率提高了40%左右。

(二)稳定性好制造工艺的进步和零部件的普及使得现代无刷直流电机的工作精度得到了很大程度的提高,使得转速随负荷变化的情况大大减少,可以在广泛的负载应用范围内获得较高的效率和稳定性。

(三)调速范围宽无刷直流电机采用数字式调速控制方式,使得其在转速调节范围较宽的情况下,能够实现精确的调速控制。

通过电子调速器可以根据工况需求,在一定范围内随意调节。

(四)噪音小无刷直流电机采用了数字式控制方式,电子调速器工作更加精确,同时由于磁铁布置的改动,减少了机械摩擦和磨损,这使得这种电机在使用过程中噪音更小,更加舒适。

四、无刷直流电机控制技术的应用无刷直流电机的应用在各种领域都非常广泛,比如电子通信、家用电器、工具、电动车、船舶等。

尤其在家电、塑料机械、数控机床、纺织机械、自动化设备等方面无刷直流电机的应用越来越广泛。

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1无刷直流电机的发展趋势
随着高陆能水磁捌料、微电子技术、自动控制技术和 电力电子技术特别是大功率半导体器件的快速发展,永 磁同步电机得到了迅速的发展,由于其调速性能优越. 且体积小。重量轻、效率高、转动惯量小、不存在励磁损耗 问题,用此在各个领域具确J1阔的应用前景。永磁同步 电机按其上作原理、驱动电流和控制方式的不同,可分为 具有正弦波反电势的永磁同步电机(PMSM)和具有梯形 波反电势的永磁同步电机,后者又称为尤剁直流电机
用于伺服系统中。但位置传感器的使用增加了电机的体
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积,且需要多根信号线,这给无刷直流电机的微型化带来
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Keywords:brushless DC sorless;torque tipple;start
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动,该起动方式实现比较简单,但对切换时间要求较严,
当电机惯量不同或带一定负载起动时,切换时间需要渊
整.否则可能造成起动失败或电机反转现象,因此比较适
用于电机空载起动。文献[21]采用了升频升压同步起动 方式,虽然能带一定的负载起动,但起动电路较为复杂; 怎样顺利切换也是个问题。文献[22。深入分析了三段式 起动法的加速和切换过程中确保电机4i失步的各自条 件,但在重载条件下,还是不能顺利完成起动过程。笔者 在实验系统的起动过程中,采取了固定换向频率,边加大
收槁R期:2000
02—28
法需在二极管上并列检测电路,这对于集成的功率器件
无刷直流电机控制技术综述
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万方数据
很难实现;并且二饭管的导通时划并不是绕组反电势的 真正过零时刻,要消除这曝差也还得另加补偿电路; 文献!lO提出了一种检测转子位置的新方法,在永 磁转于的表而粘91Ifl一些非磁性的导电材料,利用定卡绕 组高频开戈丁竹j时非磁性材料上的涡流放J_|』,使开路拥 电压的大小随转于位置角而变化,从而可通过检测开路 梢电压来判断转子位置.此方法不依靠反电势,因此能保 汪电机在低速时可靠地运行和顺利地起动。但此力法需 特殊的电机,对电机的制造上艺有很大的要求。
的无刷直流电机的重要问题。,目前一般的片法是,先采
用他控式使电机加速.然后再切换到自控同步方式。文 献[19]提出了控制相电流与起动曲线相对应的起动方 法.但对于不同的负载有不同的起动曲线,冈此该办法适 用于固定负载的场台:文献、20j提出了预定位方法起
4转矩脉动的抑制
伺服系统的控制关键是对转矩的控制,但由于各种 味出引起的转矩脉动问题严重影响了无刷直流电机在交 流f_J服系统中的应用,尤其在直接驱动应用的场合,转矩 脉动使电机速度控制特性极度恶化因而,抑制转矩脉 动成为提高伺服系统性能的关键。引起转矩脉动的原因 主要有以下儿个方面。
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j990.443牡7 拥晟,戴匕君无位置传感器的尢刷直流电动饥新控制方法的 研究[J]微特电机.1999,(5):8~10 1】J趔剑锋.剧渡无刷直流方涟电机两种调压力,e的比较’C第 血屙中田交流电机蒯速f々动学术议i^史集.1997:216—221;
1齿槽效应和磁通畸变引起的转矩脉动 齿槽效应和磁通畸变与电机的制造有关,由此引起
的转矩脉动文献[13 J进行了详细的分析。抑制的办法除 了从电机设计的角度进行改善外.文献[15]提出了瞬态 转矩控制法,其实质是转矩闭环榨制,该方法不仅能控制 电机的平均转矩,也能抟!制电机的瞬态转矩,较好地抑制
12
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1989.25(3):441
14 Pilht、P.Krishman 1ess DU 208 15 J Molor
器的无刷直流电机应用到需要高精度、高陛能伺服系统
J,磁通畸变和干扰带来的转矩脉动。

2谐波引起的转矩脉动 文献[14j对无刷直流电机的转矩特性进行了深人的
研究.分析了谐波引起的转矩脉动、在无刷南_流电机中. 理想条件F,同次的磁链谐波与电流谐波(3倍谐波除 外]相互作用产生恒定的转矩,不『叫次衔渡之间是不产生 转矩的,但在实际隋况F,由于电机的电感限制了电流 的变化率,使得输人定子绕组的电流不a,能足矩形波.而 往往是梯形波。而且,磁链波形的水平披顶也会小于理 想时的120。,使得不蚓次的磁链谐波与电流谐波之I叫产 生了脉动转矩
中图分类号:TM33
文献标识码:A
感器既笨重叉复杂,所以在方波电机中甲已被淘汰磁 敏式霍尔位置传感器由于体积小,简单町靠的特点而被
ih(、 detection of intmdueed
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文章编号:1004—7018(2002)03一帅11一03
Abstract hrashlf|、ss DC l'he mrthefts of
高性能的调速系统.尤其是速度伺服系统.需要有一
适合于系统的控制策略,即速度调节器。大部分系统采 用J’数字P1D渊节器,但这对交流伺服系统有一定的局 限性。文献【12]采用PID控制与模糊控制相结合的 Fuzzy—PID控制对速度环进行控制.取得r良好的效果, 使系统具有Fuzzy和PID控制的双重优点,且在不同的负 载F具有较强的鲁棒r主:无刷直流电机是一个多变量、 非线性、强耦台的对象,因此利用模糊控制、神经网络控
(BLDCM),B J.DCM和PMSM相比,具有驯显的优越性,
信号但该方法存在着低通滤波器在电机低速时延对l;
足90。电角度的情况,导致触发信号提前切换,对电机电 流、转矩产生较大的影响,严重时苠至会引起电机失步:
凶此,文献[6j在此基础上经行补充,低速时,采取三相端 电』玉两两比较直接得出触发逻辑信号的方法,在整个运
其技术优势在许多场合取代着其它种类的电动机一 2转子位置检测及触发状态切换的实现
无刷直流电机的运行是通过逆变器功率器件随转子的不同Leabharlann 置相应地改变其不同的触发组合状态来实现
的,幽此准确检测转子的位置并根据转子f口置准时切换 功率器件的触发组合状态是控制无刷直流电机正常运行 的关键。
用位置传感器来作为转子的位置检测装置是最直接


无刷直流电机控制技术综述
郑吉,王学普
,._H二』、璺卅江{亢州I
310027
The Summary of the Control Technology of Brushless DC ZHENG^,WANG Xue—pu
Motor
(Zhejiang University,Zhejiang Hangzhou 310027,China)
然后用软件延迟1/12周期的时间再切换触发信号但 由于凸极电机中电枢反应和检测电路滤波器的影响会导
致电机超前或滞后换流.因此文献[8j对此进行r修正, 并取得了良好的效果。 “端电压检测法”虽能完成转子化置的检测,但由于 绕组的反电势正比于转子的转速,【封此,在低速时就很难 俭测到反电势而会导致电机失步。 文献[9]提出了通过检测与功率器件反并联的二板 管的导通与否来判断绕组反电势的过零点,这种方法在 低速时也能检测到二极管的导通,使电机能在低速下正 常运行且有利于顺利完成启动过程。但是,这种检测方
5无刷直流电机的起动
对于有位置传感器的无刷直流电机来说,顺利起动 是不存在什么问题的。但对于靠反电势进行位置检测的 无位置传感器的无刷直流电机来蜕,由于静止时小产牛 反电势,从而使得怎样顺利起动成了控制无位置传感器
但仅仪对速度的控制是远远满足不了伺服系统的要
求的.要提高系统的性能,必须对电机的转矩进行控制。
流反馈控制换向转矩脉动产生的基础r,结合文献[16j
一17:控制力法的优点,提出了用带PWM控制的重叠换 相法束抑制电机高速段换向引起的转矩脉动,仿真和实 验结果都表明,非换向电流在4i同的速度段都得到r拧 制,脉动较小,换向性能较高。
制、专家系统等具有自学习、自适J坂白组织功能的智能
控制来进行对无刷直流电机的控制是一种确效的手段. 这也足高性能伺服系统发展的趋势。
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,泛应用。光电式如光电码盘吲高精度的特点而广泛应
this melhods of
triotor.various
reason
control
strategy was
paper.and the
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ripple and tile also analysed
4.3相电流换向引起的转矩脉动 文献l 16]对电机各速度段的相电流换向引起的转矩 脉动作丁详细的理论分析和仿真,并提出了用滞环控制 和PWM控制来抑制电机低速段的转矩脉动的方法,实验
中也取得效果,但没有对电机高速段的转矩脉动提出相 应的办法。为此,文献[1 7]提到了PWM控制摹础上提
高电压源电压的方法,对于电压达不到足够高的情况,作 者提出了用重叠换向法来抑制电机高速段的转矩脉动. 虽然简译但效果并不理想;在此基础上.作者进一步采用 了带PwM控制的1800导通的方法,通过仿真得到频率与 占空比最佳配合的PWM信号用于控制,该方法对电机高 速段相电流换向引起的转矩脉动起到了很好的抑制作 用。文献‘18]在分析直流侧电流反馈控制和交流侧电
3速度调节的实现方法及控制策略
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