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1、双余度无刷直流电动机驱动电流非均衡状况的研究…蔓壁_棚…2…011苎………………………………………双余度无刷直流电动机驱动电流非均衡状况的研究张明,张一鸣,陈东升,仝江涛(北京工业大学,北京100124)摘要:双余度无刷直流电动机由于具有较高的安全性和容错性,已广泛应用于电力作动器等关键电力系统中.由于器件以及电机制造上的各种因素,两个电气余度的参数不会完全一致,电流出现不均衡的情况,将导致电机铜损的剧增,散热条件的恶化以及输出转矩的较大波动,影响到双余度电机性能的发挥.通过对双余度无刷直流电动机铜损以
2、及转矩波动的分析,得出了电流不均衡情况下电机铜损变化规律和转矩波动规律,并通过样机验证了理论分析结论.关键词:双余度;无刷直流电动机;均衡;铜损;转矩波动中图分类号:TM33文献标识码:A文章编号:1004—7018(2011)09-0017—03ResearchontheDrivingCurrentNon-EquilibriumofDualRedundancyBrushlessDCMotorsZHANGM曙,ZHANGII/一ming,CHENDong—sheng,ToNGJiang-tao(Beij
3、ingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)Abstract:DualredundancybrushlessDCmotorhasbeenwidelyusedintheelectricactuatorsandothercrucialpowersystemsforitssafetyandfaulttolerance.Becauseofthedeviceandthemotormanufacturing,manyelectricalparametersarenot
4、exactlythesame,whichmakethecurrentsituationunbalancedandcausetherapidincreaseofcopperloss,heatdissipa?tionproblemandthetorqueripple.ThechangerulesofcopperlossandtorquerippleruleswereobtainedthroughtheanalysisofdualredundancybrushlessDCmotorcopperlossandt
5、orqueripple.Andtheseconclusionswereverifiedbyprototypemotor.Keywords:dualredundancy;brushlessDCmotor;equilibrium;copperloss;torqueripple0引言目前,电力作动器以其简单可靠,成本低,易于控制等特性引起了人们的广泛注意和深入研究,并且得到了广泛的应用.许多无人机中均采用电力作动器,并向高速小型化方向发展.双余度无刷直流电动机功率大,体积小,具备很强的可靠性和容错性,因而无人
6、机电力作动器的核心部分即驱动电机往往采用双余度无刷直流电动机的形式.所设计的电力作动器驱动电机是采用半球缠绕的无刷直流电动机,该电机两个余度是采用热备份的运行方式.由于器件差异及制造工艺上的各种原因,系统两个余度的参数不可能完全相同,因此在双余度同时工作时,系统还需要解决电流"均衡"问题_3].本文主要对电流不均衡状况进行了研究,并对相应电机损耗变化以及转矩波动进行深入分析.1双余度无刷直流电动机驱动系统1.1双余度无刷直流电动机的结构双余度无刷直流电动机是核心部件,电机定子收稿日期:2011—05—2
7、7基金项目:公益性行业科研专项:固定翼无人机航磁探测系统研制(201011080)槽中嵌放两套三相绕组,采用半球缠绕方式,两个余度在物理结构上互相隔离.电机转子采用4极表面式结构,磁极为钕铁硼永磁材料.所设计的电机最高转速为9000r/min,相绕组电阻0.15n,电机由两套独立的三相桥式逆变电路驱动,结构示意图如图1所示.图1双余度无刷直流电动机结构示意图1.2双余度无刷直流电动机机械特性由于双余度无刷直流电动机的控制是采用120.导通的两相通电控制策略,因而根据图1可以得到线性化的双余度无刷直流电动
8、机电压平衡方程:=2(r0+r),sl+2￡d/s1+Lmdis2+E1=2(r0+rs),日:+2+d/s1+E2式中:ro为晶体管等效内阻Ir目NNN~ftEgN;为笺相绕组fl~;t为两套绕组的互感;E和E分别是i两套绕组的反电势;U和为母线电压;,.和:为一双余度无刷直流电动机驱动电流非均衡状况的双余计斩.微持电棚2011年第9期…….-'./塌………………一………………………………………………一一…………….::…:….-通电绕组
