316直流无刷电机换向转矩脉动抑制研究
直流无刷电动机电磁转矩脉动抑制的研究
［ ］［一莩］ ；兰 ］＋ ］ ； 考三］ ＝ ［一 詈［ ［ ］一 ［ ＋毒
２ 电磁 因素引起 的转矩脉动
行效率高 、调速性能好等特性 。然 而 ，在要求平滑运行的场 合 ，特别是在低速运行情况下 ，由于直 流无刷 电动机存在转
矩脉动问题 ，无法实现更精确 的位置控制和更高性能的速度
第 ９卷第 ４期
李奇贺 ，朱倍芳 ：提高纺织印染工业有机热载体锅炉效率 的有效方法
参考文献 ：
７
３ 结束 语
节约能源是我国节能减排基本国策的重要组成部分 ，是
［ ］ 陈鹏 ，韩 立超．导 热油 炉在胶合 板 生产 中应 用的几 个 １
问题 ［ ］ Ｊ ．林业科技 ，２０ ，２ （ ） ６ ４ ． ０ ２ ７ ５ ：４ — ８ ［ ］朱现 卫． 热媒 炉 风 机 的 变频 改 造 ［ ］ ２ Ｊ ．聚 酯 工 业 ，
了相 应 的策 略加 以抑 制 。
关键词 ：直流无刷 电动机 ；数 学模型 ；电磁 转矩脉动
中 图分 类 号 ：Ｔ ０ ． Ｍ３３ ３ 文 献标 识码 ：Ａ
引 言
直流无刷 电动机 （ Ｌ Ｃ Ｂ Ｄ Ｍ） 既具有 交流 电动机 的结构 简单 、运行可靠 、维护方便等优点 ，又具有直流 电动机的运
（ ．Ｎ ｎｉ ｏｍ ｌ ｎｖｒｔ ， ａｆ ｇ２ ０ ４ ，Ｃ ｉａ １ ａｊ ｇＮ ｒ ａ ｉ ｓｙ Ｎ ｎ ｎ １０ ２ ｈｎ ； ｎ Ｕ ｅｉ ｉ
２ ｕｈ ｕＥ ｅ ｙｓｖ ｇ Ｔｃ ｎｌ ｉ ｅ ｉ ｅ ｔ ， ｕｈ ｕ２ ０ Ｃ ｉａ） ．Ｓ ｚｏ ｎｒ － ｉ ｅｈ ｏｏ ｅ Ｓ ｒ ｃ Ｃｎｅ Ｓ ｚｏ ０ ３， ｈｎ ｇ ａｎ ｇ ｓ ｖｅ ｒ １ ５
Ｔｒ ｎ ｆ ｒ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌＢｏ ｌ ｒ ｉ ｘ ｉ ｉ ｔｎ ｎ ｅ ｎ ｎ ｕ ｔ ｙ ａ ｓｅ ｔ ｒａ ｉ ｎ Ｔｅ ｔｌ Ｐｒ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ Ｄｙ ｉ ｇ Ｉ ｄ ｓ ｒ ｅ ｅ
无刷直流电动机换相转矩脉动的分析和削弱方法
（ ）纹波转 矩是 由于 电流 和感 应 电动势 波形 的 ２ 偏 差 引起 的谐波 转 矩 。从 反 电势 角 度 看 ， 由于永 是
磁 体磁 场 的空 间分 布发生 畸变 ， 响反 电势 的波形 ， 影 使 得 与平顶 宽 度 为 １０ 电角 度 的理 想 梯 形 波 发 生 ２。
偏 差 ， 而 影响 电磁转 矩 的生成 。另 一方 面 ， 进 定子 电
法的有效性 。
关键词 ： 永磁无刷直流电动机 ； 换相转矩脉动 ； 脉宽调制 ； 重叠换 相
中 图分 类 号 ： Ｍ３ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４— ０８（０７ ０ ０ １ ０ １ ０ ７ １ ２ ０ ）２— ０ ４— ４
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ａ ｙ ｉ ｆＣｏｍｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｔ ｔｏ Ｔｏｒ ｅ Ｒｉ ｌ ｆＢｒ ｓ ｅ ｓ ＤＣ ｏ ｏｒ ａ ｔ ｉ ｉ ｉａ ｉ ｅ ｈ ｄ ｑｕ ｐｐ ｅ ｏ ｕ ｈｌｓ Ｍ ｔ ｎｄ ｉｓ Ｍ ｎ ｍ ｚ ｔｏｎ Ｍ ｔ ｏ ｓ
存在较大转矩脉动 ， 必然产生噪声 ， 造成谐波污染 ， 使 电机 调速性 能 变 差 ， 制 了它 在 精 密 传 动 系统 中 限
的应 用 。 因此 ， 何 抑制 和 削弱 无 刷 直 流 电机 的转 如 矩 脉动 ， 特别 是通 过简单 的控制 策略来 实现 ， 而有 从 效 地抑制 转 速波动 、 电磁振 动和 噪声 ， 其 能够 在高 使 精 度位置 、 度控 制 系统 中得到应 用 ， 速 具有 重要 的现
维普资讯
设计 新
圭 ＿ 龟 ／ ／ ・ … ・ … ・ … … … … … … ・ … ・ … … … －一 ・・ 一 … 一・ 一 …
议持电棚 ２７一第 ‘ ‘一’’ ｏ 年‘２ ０‘ 期 ‘ ‘ 一‘ ・ ・ 一。 … ・ 一‘ … 一。 … 一… ・ ‘ 一‘ 一 ‘ ‘
无刷直流电动机转矩脉动的抑制
2006年第21卷第2期 电 力 学 报 Vol.21No.22006 (总第75期) JOURNAL OF ELECT RIC POWER (Sum.75)文章编号: 1005-6548(2006)02-0157-03无刷直流电动机转矩脉动的抑制刘会飞, 王淑红(太原理工大学,山西太原 030024)The Torque Ripple Minimization of Brushless DC MotorLIU Hui fei, WANG Shu hong(Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)摘 要: 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。
关键词: 无刷直流电动机;转矩脉动;重叠换相中图分类号: TM36+1 文献标识码: A Abstract: Torque ripple is the important obstacle that influences the development of brushless DC mo tor,so this paper analyzes the producing reasons of torque ripple of brushless DC motor and introduces v arious methods to m inim ize torque ripple.At the same time torque pulsation in circuit commutation is analyzed and researched chiefly,and overlapping commutation technolog y is offered in order to reduce this torque pulsation.Key Words: brushless DC motor;torque ripple; overlapping commutation方波型永磁无刷直流电动机(BLDCM)因其体积小、性能好、结构简单、可靠性高、输出转矩大,同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性等特点,从它一出现就受到人们的青睐。
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制近年来，随着技术的进步，无刷直流电机（BLDC）经常被应用到多种领域，这种电机具有良好的稳定性、可靠性、节能性和高效率等特点。
无刷直流电机采用驱动器来驱动其旋转，并通过换相来控制其转速。
但是，在实际的换相过程中，由于硬件结构和电路的特性，会引起换相转矩脉动这种不利的现象。
因此，为了提高无刷直流电机的精确性和可靠性，如何有效的抑制换相转矩脉动成了当前应用无刷直流电机的研究人员面临的一个重要问题。
为了解决换相转矩脉动问题，我们首先需要了解换相转矩脉动的本质及其影响因素。
首先，换相转矩脉动是由于驱动器控制电机时产生的脉动现象，其主要原因是电机的动态特性，例如电机的电流响应与输入电压时间延迟、滞后特性，以及电机阻抗等。
此外，控制器的设计也会影响换相转矩脉动的大小，例如电压控制（PWM）、电流控制等。
此外，电机的结构参数，如齿数、磁极和电枢直径等，也会影响换相转矩脉动的大小。
为了降低换相转矩脉动，需要从两个方面出发。
首先，。
控制算法设计。
控制算法是控制电机转矩脉动的核心，根据电机的特性，采用适当的控制算法，可以有效的抑制换相转矩脉动。
例如，在电机控制中采用模糊控制和自适应控制等算法，可以有效的抑制转矩脉动；此外，采用调整电压滤波器参数的方法也可以减小换相转矩脉动。
其次，需要采取设计优化的方法。
设计优化可以改变电机结构参数，提高电机控制系统的精确度，从而有效地减少换相转矩脉动。
例如，可以考虑增加电机齿数，增加舵机驱动器输出电流，减少电机阻抗等。
此外，可以从电机材料和结构参数方面考虑优化结构，以降低电机内部转矩脉动。
此外，为了更好的抑制换相转矩脉动，除了考虑控制算法和设计优化外，还可以考虑采用某种机械补偿方法。
比如，采用小型回路控制器，可以有效抑制换相转矩脉动，其原理是在无刷直流电机换相过程中，采用小型回路控制器对转矩信号进行补偿，从而减小换相转矩脉动的大小。
综上所述，换相转矩脉动是应用无刷直流电机的一个致命性问题，控制算法、设计优化和机械补偿等方法可以有效的抑制换相转矩脉动，从而提高无刷直流电机的精确性和可靠性。
无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的研究的开题报告
无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的研究的开题报告一、课题背景和研究意义随着无刷直流电机应用领域不断拓宽和需求不断增加，直流电机调速系统的研究也变得越来越重要。
无刷直流电机调速系统是现代化制造领域中被广泛采用的一种调速方法。
然而，在无刷直流电机调速系统中，会出现转矩脉动的问题，这会导致电机在实际工作中产生不稳定的运动，影响机器的运行效果。
因此，研究无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的方法具有重要的现实意义。
本文旨在探讨无刷直流电机调速系统中转矩脉动产生的原理和机理，分析现有的转矩脉动抑制技术的优缺点，提出新的转矩脉动抑制方法，并对新方法进行仿真和实验研究。
该研究有助于提高无刷直流电机调速系统的性能，为现代化制造领域的相关应用提供技术支持。
二、研究内容和方法1. 研究无刷直流电机调速系统中转矩脉动的产生原理和机理，分析其对系统性能的影响。
2. 综述现有的无刷直流电机转矩脉动抑制技术，包括零序电流控制方法、电感电容滤波法、反电动势观测控制法等，并分析其优缺点。
3. 针对现有技术存在的问题，提出新的转矩脉动抑制方法，采用MATLAB/Simulink进行仿真分析，并对新方法进行电路构建和算法实现。
4. 基于实际工程应用需要，开发相应的控制器和软件，设计实验系统，评估新方法的有效性和可行性。
5. 进行仿真和实验数据处理与分析，总结新方法的优缺点，并对今后的研究工作提出展望和建议。
三、预期成果本研究预计将探索实现无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的方法，并开发相应的控制器和软件，通过仿真和实验验证新方法的有效性和可行性，最终完成对新方法的系统评估与总结。
本研究的预期成果包括：1. 揭示无刷直流电机在调速过程中产生转矩脉动的原理和机理。
2. 综述现有的无刷直流电机转矩脉动抑制技术的优缺点。
3. 提出新的无刷直流电机转矩脉动抑制方法，并进行仿真和实验验证。
4. 发布新方法的实验数据和评估结论，对今后的相关研究提供参考和启示。
无刷直流电机转矩脉动抑制研究_吴一欣
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制今天，无刷直流电机已经成为机器人技术和智能设备的重要组成部分。
无刷直流电机在实际应用中，常常伴随着脉动，甚至会影响其精度和可靠性。
因此，分析无刷直流电机（BLDC）换相转矩脉动，并针对脉动进行抑制，对于BLDC电机的高效运行具有重要意义。
一般来说，BLDC换相转矩脉动的产生是由于模块内的无刷直流电机的基本特性所导致的。
它的发生取决于绕组连接方式、换相控制器设计以及磁铁设计等因素。
BLDC脉动电机可以从三个方面分析，分别是：脉动温度、力矩和角度，它们是研究BLDC换相转矩脉动最基本的分析参数。
要想了解BLDC换相转矩脉动的机理，就必须分析这三项参数的变化，并且针对其中的脉动进行抑制，以便获得良好的驱动性能。
为了抑制BLDC换相转矩脉动，大多数技术方法都是基于延迟时间的控制，即增加模块内的换相控制器的延迟时间，以增加绕组停止状态的时间。
此外，还可以通过调整磁铁内磁通率及磁路磁束密度来抑制脉动。
数字控制器会根据实时获取的信号，调整换相结构，以降低脉动，从而提高无刷直流电机的精度和可靠性。
此外，可以通过计算机模拟对BLDC换相转矩脉动的抑制进行深入研究。
首先，通过模拟软件分析BLDC换相结构和无刷直流电机的特性，然后根据研究结果，选择合适的参数，如换相电路设计、磁铁磁通率、延迟时间等，以有效地抑制脉动。
本文详细阐述了无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制的具体技术方法。
首先，结合基本特性分析了脉动温度、力矩和角度变化，然后，根据分析结果选择有效的抑制手段，如延迟控制、调整磁铁磁通率，最后，通过计算机模拟进行深入研究。
经过系统的研究，可以获得有效的结果，从而提高无刷直流电机的精度和可靠性。
无刷直流电机转矩脉动抑制方法综述
无刷直流电机转矩脉动抑制方法综述
1无刷直流电机转矩脉动抑制方法综述
无刷直流电机作为可靠性强、动态性能优良的传动机构，被广泛应用于现代机器人、智能家居等控制领域。
然而由于调速过程中，无刷直流电机的转矩脉动是一个主要影响控制性能的因素，抑制它的工作就显得尤为重要。
目前，无刷直流电机转矩脉动抑制已延伸到许多方面，如PID调节、传感器反馈、软件实现等，分别又有不同种类。
1.1PID调节
PID调节是利用控制器中的PID参数可以改变电机的推力从而起到抑制脉动的作用。
此外，由于PID的高效性、实时性和灵活性，它可以在控制电机转矩脉动时有更好的效果。
1.2传感器反馈
传感器反馈是指采用电流或转速传感器对电机运行时的电流和转速进行实时反馈，以使50~60Hz信号只对实际加载有用，避免不受控浪涌，进而有效抑制无刷用电机的转矩脉动。
1.3软件实现
软件实现主要通过数字过滤算法来抑制转矩脉动。
数字过滤算法，利用滤波器可以准确预测模型，实时估计和预测转矩的脉动随时
间的变化，来进行精准的抑制。
这种方法对任何形式的转矩过程具有很大的鲁棒性，方便在新的情境中调试。
以上就是关于无刷直流电机转矩脉动抑制方法的综述。
未来，研究人员还将进一步探究这一领域，以更有效地控制电机转矩脉动。
无刷直流电机换相转矩脉动抑制新策略
电 气 传 动 ２ １ ０ ２年 第 ４ ２卷 第 １ Ｏ期
Ｅ Ｅ Ｔ Ｉ Ｒ ＶＥ ２ １ Ｖ １ ２ Ｎｏ １ Ｌ Ｃ ＲＣＤ Ｉ ０２ ｏ． ４ ．０
无 略
王 会 明 ， 学 明 ， 武 丁 尹
（ 上海理 工 大学 光 电信 息与计 算机 工程 学院 ， 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ３
ｄｕｃ ｄ； Ｆｉ ａ ｌ ｔ ｒ ｕｇ ｔ ｏｎ ｒ ｅ ｎ ｌｙ， ｈ ｏ ｈ ｈｅ ｃ ｔ ｏｌｏｎ— ｌ ｉ ｅ ｏｆｃ ｎｄｕ ｔｎｇ ｓ ａ ｅ Ｍ ０ ＳＦＥＴ ， ｍ ｏ ｏｒ ｌｃ ｒ ｍ ａ ａ ｌｔｍ ｏ ｃ ｉ ｔ ｔ ｔ ｅｅ ｔ ｏ ｇｎｅ ｉ ｏｒ ｕｅ ｔｃ ｔ ｑ ｒｐ ｅｃ ｎ ｂｅｍ ｉ ｉ ｕ ． Ｔ ｈｅｅ ｅ ｉ ｅ ｔｐｒ ｅ ｈ ｏｐ ｅ ｍ ｐ ｏ ｄ ｐ ｓ ｄ ｈ ｏ ｌ ｔｏ ｍ ｅ ｈｏ ａ ｆ ｉ ｐｌ ａ ｎｍ ｍ ｘｐ ｒｍ ｎ ｏｖ ｓ ｔ ｅ ｐｒ ｏｓ ｄ ｉ ｒ ｖｅ ｕｌｅ ｗｉ ｔ ｍ ｄｕ ａ ｉｎ ｔ ｄ ｃ ｎ ｅ — ｆ ｃｉ ｅ ｙ ｒ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｔ ｑ ｉ ｐｌ ｎｄ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｍ ｒｏｒ ａ ｅ ｅ ｔｖ ｌ ｅ ｔａｉ ｈ ｏｒ ｕｅ ｒｐ ｅ ａ ｍ ｒ ｖ ｙｓｅ ｐｅ ｆ ｍ ｎｃ ．
动 最 小 。实 验 证 明 ， 出的 改 进 脉 宽 调 制 方 法 能 有 效 地 抑 制 转 矩 脉 动 ， 高 系 统 性 能 。 提 提 关 键 词 ： 刷 直 流 电机 ； 电 流 ； 矩 脉 动 ； 宽 调 制 无 相 转 脉
转矩脉动对直流无刷电机的影响及设计优化探析
Ａ Ｔ Ｐ切除模式下 列车瞬间牵引 封锁 ， 然后 可 以再次 牵 引， 停 车后 列 车有零 速， 车门 自动弹开 ２ ０ ０ ｍ ｍ左 右， 能够手动推动车门
通 过 对 表 ３进 行 分 析 ， 发 现 改 造 后 对 ＡＴ Ｐ切 除模 式 下 的 列 车 运 行起 到 了 一定 保 护 作 用 ， 保 证 了 列 车 能 够 有 持 续 的牵 引 力， 列 车能 够 进 站 停 车 ， 防 止 了列 车 停 在 正 线 乘 客 下 线 路 时 触
［ 参 考文献 ］ ［ １ ］人力 资源 和社会 保 障部教 材 办公 室 ， 广州 市 地下 铁 道 总公 司． 车辆 检修 工 ［ Ｍ］ ． 北京： 中国劳 动社会 保 障出版 社 ， ２ ０ ０急制动直到停止 ， 区间停车后列 车无零速 ， 车 门无法 打开 ； 停 车后 ， 列车可重新牵引
在直流无刷电机工作过程 中， 因为齿槽 的存在 ， 会造成气隙
不均匀， 进而导致气隙磁场不 稳定 ， 发 生齿槽转矩 脉动 ， 并 使 直 流 无 刷 电机 出 现 转 矩 脉 动 ， 伴 以 振 动 和 噪 声 。在 振 动 和转 矩 脉 动 的 影 响下 ， 电机 会 出 现 转 速 波 动 ， 影 响 运 行 。在 实 际 工 作 中 ， 若 直 流无 刷 电 机无 法 平 稳运 行 ， 其 性 能和 使 用 寿命 会 受 到影 响 。 会 瞬 间失 电 ， 列 车将 出现 如 下 情 况 ， 如表 ３ 所示 。
亟需解 决 的一个 问题 ， 对此 需进行 优化 设计 。现针 对转 矩脉 动对 直流无 刷 电机 的影 响 、 转矩 脉动监 测技 术及 诱 因进 行分 析 ， 并提 出一种 降
低直 流无刷 电机 转矩 脉动 的优化 设计 方法 。 关键 词 ： 直 流无 刷电机 ； 转矩 脉动 ； 影响； 优化 设计
无刷直流电机转矩脉动抑制方法
无刷直流电机转矩脉动抑制方法摘要：一、引言二、无刷直流电机转矩脉动的原因1.电枢电阻的变化2.电枢电感的影响3.逆变器输出电压的波动4.负载变化三、转矩脉动抑制方法1.优化逆变器控制策略2.采用磁场定向控制3.调整电机的开关频率4.滤波器设计四、实验结果与分析1.实验平台的搭建2.不同抑制方法的对比3.转矩脉动抑制效果五、结论与展望正文：一、引言无刷直流电机（Brushless DC Motor，简称BLDCM）因其高效率、高扭矩密度、结构简单等优点，在众多领域得到了广泛应用。
然而，BLDCM在运行过程中存在转矩脉动问题，这会影响电机的性能和可靠性。
本文针对这一问题，对无刷直流电机转矩脉动抑制方法进行了研究。
二、无刷直流电机转矩脉动的原因无刷直流电机转矩脉动主要来源于以下几个方面：1.电枢电阻的变化：由于电机运行过程中温度变化、磨损等因素，电枢电阻会发生变化，从而导致转矩脉动。
2.电枢电感的影响：电枢电感会引起电流的滞后，使得电机的输出转矩产生波动。
3.逆变器输出电压的波动：由于逆变器控制芯片、功率器件等参数的不稳定性，输出电压存在波动，进而导致转矩脉动。
4.负载变化：电机负载的变化会引起转矩脉动，影响电机的性能。
三、转矩脉动抑制方法本文提出以下几种转矩脉动抑制方法：1.优化逆变器控制策略：通过改进逆变器控制方法，如采用矢量控制、直接转矩控制等，降低转矩脉动。
2.采用磁场定向控制：通过磁场定向控制策略，使得电机的磁场和电流相互独立控制，从而减小转矩脉动。
3.调整电机的开关频率：通过改变电机的开关频率，可以减小电枢电阻和电感的影响，降低转矩脉动。
4.滤波器设计：在电机控制系统中加入滤波器，如LC滤波器、谐波滤波器等，对电流、电压进行滤波，减小转矩脉动。
四、实验结果与分析为验证所提方法的有效性，本文搭建了实验平台，并对不同抑制方法进行了对比。
实验结果表明，采用磁场定向控制和优化逆变器控制策略时，电机的转矩脉动得到了显著抑制。
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制
无刷直流电机技术的出现的促进了电机控制的发展，它的特点是低成本、高效率、噪音小等，已成为电机控制领域的一种重要形式。
在实际操作过程中，无刷直流电机的运行十分不稳定，脉动程度较大，这些脉动对负载有很大的影响，严重时甚至还会对机器因此出现故障。
因此，研究如何抑制这种脉动具有重要意义，这也正是本文研究的焦点。
首先，本文从理论角度分析了无刷直流电机换相转矩脉动的成因，包括在换相过程中的磁场失衡及换相时间的偏移等。
换相时感应磁场衰减所带来的电感抗及受控电路因素导致的换相转矩脉动等。
其次，本文着重研究了无刷直流电机换相转矩抑制的方法，包括增加负责增大负载扭矩的措施，调整换相时间以减小脉动、运用调压电路来减小脉动等。
最后，本文以实际应用为依据，对无刷直流电机进行了仿真分析，分析了控制抑制脉动的效果，研究发现，采用抗制脉动的方法可以有效减少电机换相转矩脉动，达到更好的应用效果。
从上述分析可以看出，无刷直流电机的换相转矩脉动的抑制是有实际意义的，应用上采用合理的抑制方案可以有效降低脉动，降低机械设备故障及降低能耗。
该研究可为无刷直流电机换相转矩脉动抑制提供借鉴，为机器设备更稳定运行提供参考依据。
本文讨论的内容仅限于无刷直流电机换相转矩脉动抑制，在其它相关抑制方面并没有涉及到，未来可以对更
广泛的电动机抑制进行探究，以便更好的解决机械设备运行的安全性和可靠性问题。
总之，本文深入分析了无刷直流电机换相转矩脉动的特点及抑制方法，结果表明采取有效抑制方法可以较好地抑制脉动，从而提高电机控制质量，带来更高的机器设备运行效率。
无刷直流电机转矩脉动抑制措施研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｂ ｍｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ＤＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ；ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｉ ｔ ｐ ｐ ｌ ｅ；ｓ ｕ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ
０ 引 言
无刷 直 流电动 机 （ Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ） 具有 结 构 简单 、运行 可 靠 、维 护 方 便 、调 速性 能 和 机 械 特 性 好 等 特 点 ， 因而应 用 于 众 多领 域 ¨ 。但 是 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ 运 行 中所 存 在 的转 矩脉 动 ，对 实现 更 精 确 的 位 置 和更 高 性 能 的 速 度控 制会 产生较 大影 响 ，使 得 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ 的应 用受 到 限制 。因而 抑制或 消 除转 矩脉 动成 为提高 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ 伺 服系统 性能 的关 键 。 目前 ，国 内外 学 者对 转 矩 脉 动 抑 制 问题作 了大量 而 又 深 入 的研 究 ，提 出 了多 种 抑 制方 法 。本 文试 图对 这些 方 法 从 转 矩 脉 动产 生 原 因 等 角度进行 归纳 ，以供 同行 参考 。
无刷直流电机换向转矩脉动分析与抑制
j = a, b, c
p
j j
= 2pke i0 + p
ke (2Udc D - 8keω - 6R i0 ) t 3L ( 9)
忽略 稳 态 时 的 电 流 波 动 , 稳 态 时 电 机 电 磁 转 矩 为
[ 6, 7 ]
与上桥换相的推导过程类似 , 下桥换相过程中 的电磁转矩脉动为 ΔTD = T0 - TD = p
∑
S =1 ( 3) S =0
1 ei 3 i = a, b, c
∑
在 V2V3 区间内 , eb = - ec = keω, ke 为电磁转矩常
第 3期
无刷直流电机换向转矩脉动分析与抑制 相转矩脉动的偏差为 ΔT1 =ΔTU - ΔT ′ U =p
289
数 , 而 ea 是一个斜坡函数 。另外 , 中性点电压还受 到 PWM 调制的影响 , 因此 , 其动态表达式实际上是 一个非常复杂的函数 。由于换相过程比较短 , 令 ea ≈ keω; 同时令式 ( 3 ) 中的
ic ( t) = - i0 +
在下桥换相过程中 , pwm - on 和 H - on - L - pwm 调制方式的续流过程相同 。假设 V4 关断 , V5 恒 通 , V6 为 PWM 调制 , 则 A 相续流过程中电流回路 如图 3 所示 。
1 ( 4 keω + 3R i0 - DU dc ) t 3L
第 10 卷 第 3期
2006 年 5 月
电 机 与 控 制 学 报 EL EC TR IC MA CH IN E S AND CON TROLVolBiblioteka 10 No13 M ay 2006
无刷直流电机换向转矩脉动分析与抑制
无刷直流电机驱动器的脉宽调制技术以减少换相转矩脉动
无刷直流电机驱动器的脉宽调制技术以减少换相转矩脉动引言无刷直流电机（Brushless DC Motor，简称BLDCM）由于其高效率、高可靠性和较长寿命等特点，在工业控制、汽车电动化、航空航天等领域得到广泛应用。
然而，由于其工作原理的限制，无刷直流电机的换相转矩脉动问题一直存在，对系统的稳定性和性能产生负面影响。
因此，研究如何减少换相转矩脉动已成为无刷直流电机驱动器设计的重要课题之一。
换相转矩脉动的原因换相转矩脉动是指无刷直流电机在换相过程中由于磁场不连续引起的转矩波动。
这种脉动主要由于电机电流波形的不连续性造成，由于电机绕组的电感性质，绕组电流变化不可能瞬间发生，存在一定的过渡过程。
在换相瞬间，电流会由一个相转到另一个相，这个过程中，电流的变化速度和方向会影响电机的力矩输出。
如果换相不精确，即切换时机和顺序不准确，就会引起转矩脉动。
脉宽调制技术的概述为了减少换相转矩脉动，可以采用脉宽调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）技术对无刷直流电机进行驱动。
脉宽调制技术通过调节控制信号的脉冲宽度来控制输出电压或电流的大小，从而对电机进行精确控制。
脉宽调制技术主要有两种实现方式：基于边沿时间测量（Edge Time Measurement）的PWM和基于周期时间测量（Period Time Measurement）的PWM。
基于边沿时间测量的PWM基于边沿时间测量的PWM是通过测量一个周期内的各个边沿时间来实现的。
在无刷直流电机驱动器中，通常会设置一个频率和一个占空比来控制电机的转速和扭矩输出。
根据设定的频率，控制器会生成相应的控制信号，其脉冲宽度即为所需的占空比。
基于边沿时间测量的PWM技术可以较精确地控制电机的转速和扭矩输出，但需要更多的计算资源和时间来测量和调整脉冲宽度，对系统的要求较高。
基于周期时间测量的PWM基于周期时间测量的PWM是通过测量一个周期的时间来实现的。
在这种方法中，控制器会根据设定的频率，测量一个周期的时间长度，并根据设定的占空比来计算出一个脉冲的宽度。
永磁无刷直流电机的转矩脉动抑制的控制策略研究
永磁无刷直流电机的转矩脉动抑制的控制策略研究一、本文概述随着现代电力电子技术和控制理论的快速发展，永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless Direct Current Motor, PMBLDCM）作为一种高效、节能且维护要求低的电机类型，在诸多领域如电动汽车、航空航天、家用电器等中得到了广泛应用。
然而，转矩脉动作为PMBLDCM的一个重要问题，严重影响了其运行平稳性和控制精度。
因此，研究PMBLDCM的转矩脉动抑制控制策略，对于提升电机性能、推动相关领域的技术进步具有重要意义。
本文旨在深入研究和探讨PMBLDCM的转矩脉动抑制控制策略。
文章将介绍PMBLDCM的基本结构和工作原理，分析转矩脉动的产生机理及其对电机性能的影响。
综述现有的转矩脉动抑制方法，包括但不限于脉宽调制策略、电流控制策略、磁场优化策略等，并评估其优缺点和适用场景。
在此基础上，本文将提出一种新型的转矩脉动抑制控制策略，并详细阐述其设计原理和实现方法。
通过仿真实验和实际应用案例验证所提控制策略的有效性，并探讨其在不同应用场景下的优化潜力。
本文的研究不仅有助于深化对PMBLDCM转矩脉动问题的理解，也为实际工程应用中的转矩脉动抑制提供了有力的理论支持和实用技术。
通过本文的研究，期望能为PMBLDCM的进一步优化和应用推广提供有益的参考和启示。
二、永磁无刷直流电机转矩脉动产生原因分析永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor, PMBLDCM）作为一种高效的电机类型，其转矩脉动问题一直是研究的重点。
转矩脉动不仅影响电机的平稳运行，还可能引发振动和噪声，降低电机的使用寿命和性能。
因此，分析转矩脉动产生的原因，对于制定有效的控制策略至关重要。
换相过程的影响：PMBLDCM在换相过程中，由于电子换相开关的动作延迟或不同步，导致电流换相不顺畅，从而引发转矩脉动。
换相过程中电流的突变也会引起电机磁场的瞬间变化，进而产生转矩脉动。
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制
无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制经过几十年的发展，无刷直流电机已经成为电动机驱动技术中最重要的一种。
随着无刷直流电机应用的不断扩大，该电机的换相转矩脉动是影响机器运行的重要因素之一。
因此，对于无刷直流电机换相转矩脉动的分析与抑制就显得极其重要。
首先，在讨论换相转矩脉动之前，必须先了解其产生的原因。
由于无刷直流电机的结构特点，在正常换相过程中，由于转子在换相期间所受到的旋转惯性力，当电机换相时会产生较大的脉动转矩。
这种脉动转矩不仅会影响电机的正常运行，而且还会对作动机运行产生较大的干扰。
因此，有效抑制换相转矩脉动对于实现电机驱动技术的发展与实现负荷控制具有十分重要的意义。
其次，要有效抑制换相转矩脉动，通过电子控制来改善电动机的换相过程显得十分重要。
通过改变电源频率，可以有效地减小换相时产生的脉动转矩。
此外，可以考虑在电机换相时改变转子电路欧姆数，以降低转矩脉动最大值以及改善转矩曲线的稳定性，进而提高电机的可靠性。
另外，在控制系统中引入一定的滞回环路，可以进一步改善电机换相脉动的抑制效果。
最后，当电机换相时，可以通过合理的设计和有效的驱动来抑制转矩脉动。
首先，在电机设计过程中，可以通过改变电源电压、电流以及转子电路的欧姆数，以改善电机的换相特性。
其次，在驱动方面，引入一定量的电容，可以通过减小电源电压的脉动从而减小换相转矩脉动。
最后，要减小换相转矩脉动，要采取有效的驱动技术，如采用双列技术，实现无刷直流电机的精确控制。
总之，无刷直流电机换相转矩脉动的分析与抑制是影响电动机驱动技术的重要因素，可以通过合理的电源频率选择、有效的驱动技术以及设计合理的滞回环路等方法，有效地抑制电机换相转矩的脉动。
而无刷直流电机的发展迫切需要更高性能的电机驱动技术，而有效抑制换相转矩脉动正是实现此目标的关键步骤。
因此，无刷直流电机换相转矩脉动分析与抑制将是未来发展的重要方向，对于无刷直流电机及其相关技术的发展具有重要意义。
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2010年5月第17卷第3期控制工程Contr ol Engineering of China May 2010Vol .17,No .3文章编号:167127848(2010)0320332203 收稿日期:2008210209; 收修定稿日期:2009202219 作者简介:王正仕(19652),男,浙江杭州人,副教授,博士,主要从事电机先进控制技术,高效率高密度电力电子变换器,逆变器先进控制技术,电力电子技术在太阳能、风能等新型能源中的应用等方面的教学与科研工作。
直流无刷电机换向转矩脉动抑制研究王正仕,张朝立,陈辉明(浙江大学电气工程学院,浙江杭州 310027)摘 要:为了解决直流无刷电机换向过程中转矩脉动较大的问题,提出了一种优化的脉冲宽度调制方法。
为了分析直流无刷电机运行时脉冲宽度调制方法对电机换相转矩的影响,在理论上,从直流无刷电机方程入手,推导了直流无刷电机换相时的电磁转矩大小,分析了产生换相转矩的原因。
针对使用传统脉冲宽度调制方法时电机转矩脉动较大的缺点,提出了一种新的脉冲宽度调制方法P WM 2ON 脉冲宽度调制。
并从理论上证明了在直流无刷电机控制中,所提出的P WM 2ON 脉冲宽度调制方法产生的转矩脉动相比较小。
在试验中使用了基于T MS320LF28016芯片的具有高可靠性与高灵敏性的DSP 控制系统,通过实验证明,所提出的脉冲宽度调制方法有效地抑制了直流无刷电机换相时的转矩脉动。
关 键 词:直流无刷电机;换向转矩脉动;脉冲宽度调制中图分类号:TP 27 文献标识码:AReducti on of Co mmutati on T orque Ri pple in B rushless DC Mot orsWAN G Zheng 2shi,ZHAN G Zhao 2li,CHEN Hui 2m ing(College of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China )Abstract:To reduce the influences of the commutati on t orque ri pp les in B rushless DC (BLDC ),an op ti m al P WM method is p r oposed t o analyze the P WM influences on the commutati on t orque ri pp les .Based on the p rinci p le and the BLDC mot or equati ons,the mathe 2matical derivati on of the commutati on t orque ri pp les is given .To the main p r oble m of t orque ri pp les in brushless DC mot or,a ne wP WM method (P WM 2on )is p r oposed and p r oved t o be efficient in reducing the t orque ri pp le in theory .Based on the efficient T MS320LF28016DSP contr ol system,the experi m ent results sho w that the p r oposed method is efficient in reducing the t orque ri pp le .Key words:BLDC;t orque ri pp le;P WM1 引 言无刷直流电机是具有梯形反电势波的永磁电机。
永磁电机转子采用永磁材料,具有体积小,重量轻,结构简单,运行可靠,效率高等一系列优点,其中,无刷直流电机更因其控制简单的优势在各方面都得到了越来越广泛的应用。
但是,无刷直流电机固有的电磁转矩脉动问题会较大影响电机的转速和伺服性能,制约了其进一步的发展。
因此,无刷直流电机转矩脉动的抑制,成为了一个重要的研究方向[122]。
试验中控制系统采用了德州仪器公司最新的DSP 芯片T MS320LF28016,通过实验证明,该芯片构成的无刷直流电机调速系统具有高灵敏性和高可靠性的优点,并通过新的P WM 调制方式有效的抑制了换向转矩脉动。
2 直流无刷电机换向转矩脉动分析1)直流无刷电机数学模型 以星形三相六状态的120°导通的直流无刷电机为例。
主电路采用三相半桥式逆变器,主电路和电机等效模型,如图1所示[3]。
图1 无刷直流电机及其主电路示意图F i g 11Block d i a gram of B LDC m otor dr i ver可以使用如下三相端电压平衡方程式来描述图1中的无刷直流电机:U L1U L2U L3=R 000R 000R i L 1i L 2i L 3+P L 000L 000Li L 1i L 2i L 3+e L1e L2e L3+U N U NU N (1)式中,P 为微分算子;e L1,e L2,e L3为三相反电动势;i L 1,i L 2,i L 3为电机相电流;U L1,U L2,U L3为电机相电压;U N 为电机中性点相对于直流母线地电平的电压;R 为电枢绕组电阻;L 为绕组电感。
假设电机三相对称,具有120°梯形波反电动势,忽略凸极效应,设绕组特性和参数相同且为常数。
电机电磁转矩公式为T e =P eω=n pω(e L1i L 1+e L2i L 2+e L3i L 3)(2)稳态时电机只有两相通电,电磁转矩为T e =2n p k e i 0,k e =e /ω(3)无刷直流电机在工作时,每次换相相隔60°电角度。
在换相期间,尽管关断相上的开关管已经关断,但由于电机绕组电感的存在,电流不可能一下减为零,总是会通过相应的续流二极管进行续流,随之再衰减为零。
这就是产生换向转矩脉动的主要原因。
关断相的反电动势波形为一个斜坡函数,如图2,图3所示。
因为换向过程很短,在下面的计算中假设换向期间e =±E (E 为反电动势幅值)。
针对无刷直流电机换相的特性,产生了两种不同的调制方式:①开通管进行P WM 调制,非换相开关管恒通(P WM 2ON )各开关状态,见图2。
②开通管恒通,非换相开关管进行P WM 调制(ON 2P WM )[4],各开关状态,见图3。
下面就具体来分析一下两种不同P WM 调制方式对转矩脉动的影响。
2)开通管进行P WM 调制方式(P WM 2ON )对转矩脉动的影响 以图1主电路为例,假设电流从L1相切换到L2相,此段换相期间波形见图2,T 1为关断开关管,T 3为开通开关管,而T 2为非换相开关管。
此种调制方式下由开通开关管T 3进行P WM 调制,非换相开关管T 2恒通。
换相期间D 4导通续流,图1中L1点与地相连,电机端电压U L1=0;T 3进行P WM 调制,占空比为D,直流母线电压为U d ,因此U L2=U d ×D;T 2恒通,U L3=0。
其中,U d 为直流母线电压,D 为占空比。
将电机端电压代入式(1)可解得:U N =D ×U d /3-E /3(4)电流从L1相切换到L2相前,i L 1=i 0,i L 2=0,i L 3=-i 0,代入式(1)可近似求得换向过程中电机三相电流方程为i L 1(t )=i 0-t3L(2E +3R i 0+DU d )(5)i L 2(t )=2t3L(DU d -E )(6)i L 3(t )=-i 0+t3L(4E +3R i 0+DU d )(7)代入电磁转矩公式,可以计算出换相过程中的电磁转矩:T ′e =2n p k e i 0+2n p k e t 3L(DU d -4k e ω-R i 0)(8)与稳态电磁转矩式(3)相比可得此时转矩脉动为ΔT 1=T e -T ′e=2n p k e t3L(4k e ω+R i 0-DU d )(9)3)非换相开关管进行P WM 调制方式(ON 2P WM )对转矩脉动的影响 假设电流还是从L1相切换到L2相,T 1为关断开关管,T 3为开通开关管,而T 2为非换相开关管。
此种调制方式下由非换相开关管T 2进行P WM 调制,开通开关管T 3恒通。
换相期间D 4导通续流,电机端电压U L1=0;T 3恒通,U L2=U d ×D;T 2进行P WM 调制,占空比为D,U L3=(1-D )U d ,将电机端电压代入式(1)可解得:・333・ 第3期 王正仕等:直流无刷电机换向转矩脉动抑制研究U N =(2-D )3U d -13E(10)电流从L1相切换到L2相前,i L 1=i 0,i L 2=0,i L 3=-i 0,代入式(1)可近似求得换向过程中电机三相电流方程为i L 1(t )=i 0-t3L(2E +3R i 0+2U d -DU d )(11)i L 2(t )=t3L(U d +DU d -2E )(12)i L 3(t )=-i 0+t3L(4E +3R i 0+U d -2DU d )(13)代入电磁转矩公式,可以计算出换相过程中的电磁转矩:T ′e =2n p k e i 0+2n p k e t 3L(2DU d -4k e ω-3R i 0-U d )(14)与稳态电磁转矩式(3)相比可得此时转矩脉动为ΔT 2=T e -T ′e=2n p k e t3L(4k e ω+3R i 0+U d -2DU d )(15)比较式(9)和式(15):ΔT 1-ΔT 2=n p 2k e3LU d (D -1)t ≤0(16)因此在两种调制方式下,对开通管进行P WM 调制的方式(P WM 2ON )换向转矩脉动较小。
3 D SP 控制系统设计控制系统以T MS320F28016作为核心芯片,主要负责信号的采集,实现控制算法和控制策略,产生所需的P WM 波,使电机稳定运行。
同时采用RS232通信标准与上位机系统进行通信。
电机位置由3个安装在电机内部的霍尔传感器给出信号,DSP 由通用I/O 口,使用查询方式检测。
DSP 首先通过检测到的转子位置,根据选择的控制方式(P WM 2ON 方式与ON 2P WM 方式)发送P WM 开关信号。
电流通过T MS320F28016内部的12位A /D 模块检测。
转速通过正交编码模块检测。
根据检测到的电流与转速,通过P I 调解器计算合适的P WM 占空比,以使电机稳定运行。