无刷直流电机开题

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1、论文题目:无刷直流电动机转矩脉动抑制的研究姓名:专业名称:控制理论与控制工程研究方向:交流传动与伺服控制指导教师:）日期:2011年12月30日青岛大学硕士研究生学位论文开题报告专业控制理论与控制工程论文起止日期20010-12至20012-5课题来源导师自拟选题报告会日期2012-1-8论文题目无刷直流电动机转矩脉动抑制的研究研究方向电力电子与运动控制一选题的目的和意义现代社会中，电能是最常用且最为普遍的二次能源。而电机作为机电能量转换装置，经过一个多世纪的发展，其应用范围已遍及现代社会和国民经济的各个领域及环节。为了适应不同的实际应用，各种类型的电机应运而生，其中包括直流电

2、机、异步电机、同步电机、开关磁阻电机和各种其他类型的电机，其容量小到几毫瓦，大到百万千瓦。相比之下，直流电机具有运行效率高和调速性能好等诸多优点，但是传统直流电机均采用电刷以机械方式换向，因而存在机械摩擦，使电机寿命缩短，并带来了噪音、火花以及无线电干扰等问题，且制造成本高及维修困难。异步电机结构简单、制造方便、运行可靠、价格便宜，但其机械特性软、启动困难、功率因数低，不能经济地实现范围较广的平滑调速，且必须从电网吸收滞后的励磁电流，从而降低电网功率因数。他控式变频同步电机具有转矩大、效率和精度高、机械特性硬等优点，但调速困难、容易“失步”等弱点大大限制了它的应用范围。开关磁阻

3、电机转子既无绕组也无永磁体，其结构简单、成本低廉，在低速时具有较大的转矩，控制换相时无上下桥直通等问题，但其噪声和转矩波动相对较大，这在某种程度上限制了该类型电机的推广应用。无刷直流电机在保持传统直流电机优越的调速性能基础上，克服了原来机械换向和电刷引起的一系列问题，且具有效率高、功率密度大、功率因数高、体积小、控制精度高等明显优点。但是位置传感器的安装与使用，一般会增加电机的成本，并影响无刷直流电机控制系统的可靠性和工作寿命；另外，位置传感器装入电机内部，还可能会增大电机的体积，在汽车，航空航天，家用电器，办公自动化领域等对电机体积有严格要求与限制的行业中更适于使用无传感器无

4、刷直流电机。于是对于无刷无位置传感器直流电动机的转矩脉动抑制的研究就有了很大的意义。二国内外研究动态目前，国内外无刷直流电机的一般控制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。国外发达国家队无刷直流电机的研究内容与中国大体相当，但美国和日本具有较先进的无刷直流电机制造与控制技术。日本在民用方面比较突出，而美国在军工方面更加先进。本文所要研究的是方波驱动的无刷直流电机，以下如无明确说明，无刷直流电机指方波驱动的无刷直流电机。当前的研究热点主要集中在以下三个方面：(1).研究无位置传感器控制技术以提高系统可靠性，并进一步缩小电机尺寸与重量。(2).从电机设

5、计和控制方法等方面出发，研究无刷直流电机转矩波动抑制方法，从而提高其伺服精度，扩大其应用范围。(3).设计可靠、小巧、通用性强的集成化无刷直流电机控制器。2.1无位置传感器控制技术传统的方波驱动的无刷直流电机位置检测方法通过位置传感器来直接检测电机转子的位置，即直接位置检测法。无位置传感器控制技术主要通过电机内容易获取的电压或电流等信号，经过一定算法处理，得到转子位置信号，也称为转子位置间接检测法。此概念始于1966年德国Mieslinger提出的电容移相换流位置估计法。常用的转子位置检测法如下图所示。无刷直流电动机无传感器控制技术采用无位置传感器控制的无刷直流电机一般较难直接

6、启动，因此其启动方式始终是研究的热点和难点。利用反电势法检测转子位置的无刷直流电机三段式启动方法已较为成熟，该方法从电机启动到稳定运行可分为三个阶段，分别为：转子定位、加速和切换。其他无位置传感器控制下的电机启动方法，如预定位启动法、升频升压同步启动法和短时检测脉冲转子定位启动法等也都有了一定的应用。2.2转矩波动抑制研究电磁转矩是衡量电机性能的重要指标。相比于正弦波驱动的无刷直流电机，方波驱动的无刷直流电机由于电动机定子绕组的电流必须根据转子位置传感器检测的信号按一定逻辑关系换流，它所产生的气隙磁势必须是跳跃式的，而永磁转子却是连续旋转的，这就必然导致定、转子磁场相互作用产生

7、的电磁转矩是脉动的。按转矩脉动产生的原因，可分为：电磁因素引起的转矩波动、电流换向引起的转矩波动、齿槽引起的转矩波动、电枢反应和机械工艺引起的转矩脉动等。前三种所占比重较大，对电机性能影响较大。2.2.1电流换向引起的转矩脉动无刷直流电动机工作时，定子绕组的电流必须根据转子位置传感器检测的信号按一定逻辑关系换流，由于各相绕组存在电感，阻碍电流的瞬时变化，每经过一个磁状态，电枢绕组中的电流从某一相切换到另一相时将引起电机转矩的脉动。抑制由电流换向引起的转矩脉动的方法有：(1).电流反馈法一般来