无刷直流电机转矩脉动抑制新方法

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1、电气传动2011年第41卷第9期ELECTRICDRIVE2011Vo1．41No．9无刷直流电机转矩脉动抑制新方法朱燕青，史旺旺(扬州大学能源与动力工程学院，江苏扬州225000)摘要：转矩脉动是影响无刷直流电机在高精度伺服系统中应用的主要原因。提出了一种基于a一变换和Lyapunov函数的转矩脉动抑制直接功率控制方法。该方法在a一口坐标系下通过功率控制优化了电磁有功功率和电磁无功功率。在分析了反电势波形及其与霍耳位置传感器间关系的基础上，给出了在线计算反电势的方法。通过仿真验证了所述方法的正确性。关键词：无刷直流

2、电机；转矩脉动抑制；Lyapunov函数；直接功率控制中图分类号：TM351文献标识码：ANewApproachforMinimumTorqueRippleofBLDCMotorZHUYan—qing，SHIWang—wang(CollegeofEnergyandPowerEngineering，YangzhouUniversity，Yangzhou225000，Jiangsu，China)Abstract：ThemainreasonthatthebrushlessDCmotorcantbewidelyusedinh

3、igh—performanceservodrivesystemsisitstorqueripple．Adirectpowercontrolschemeforreducingtorqueripplebasedon口一口refer—enceframeandLyapunovfunctionwaspresented．Theproposedmethodoptimizeselectromagneticactivepow—erandelectromagneticreactivepowerbypowercontrolbasedon口

4、一口referenceframe．AfteranalyzingthebackEMFwaveformandrelationshipbetweenbackEMFandHal1positionsensor。thewayofonlinecalculationwasgiven．Thevalidityoftheproposedcontrolschemeisverifiedthroughthesimulation．Keywords：brushlessDCmotorminimizationoftorqueripple；Lyapuno

5、vfunction．directpowercontroltorque)、电磁转矩纹波(mutualtorque)、磁阻转引言矩纹波(reluctancetorque)口]。由于转矩脉动的永磁无刷直流电动机以其体积小、性能好、结存在，限制了它在高精度场合下的应用。对这一构简单、可靠性高、输出转矩大、动态性能好等特情况，十几年里，国内外科研人员进行了大量的研点得到广泛应用。尤其在机器人、航天航空、精密究。对于两两导通的换相转矩脉动问题，文献E3]电子仪器与设备等对电机性能、控制精度要求较在分析了脉动产生原因的基础上，提出

6、了保持非高的场合和领域，无刷直流电机的应用和研究受换相相电流微分为零的方法减少转矩脉动。但是到了广泛的重视。对于这类应用场合，转矩脉动由于母线电压的限制，计算所得的占空比很可能控制的优劣成为衡量无刷直流电机性能好坏的一达到100％时，关断相电流还是下降过快，微分达项重要指标，通常高性能伺服系统的低速转矩脉不到零，针对上述缺点，HaifengLu[4等人提出了动应小于3。抑制转矩脉动成为提高无刷直流关断相延迟断开，在换相期间，对三相绕组同时控电机伺服系统性能的关键，从而对于抑制或者消制的方法，以此来减慢关断相电流的下降

7、速率，减除转矩脉动的有效措施的研究，具有十分重要的小转矩纹波。对于三三导通，无刷直流电机由于意义。反电势不是正弦波，谐波含量大，所以存在较大转虽然永磁无刷直流电机由于本身的结构特矩脉动。针对这种情况，文献[5]采用复指数傅立点，使得电机的平均转矩可以做的比其他类型的叶级数的形式来表示电磁转矩纹波，然后用带约电机高，但是转矩的平稳性不如一般电机。根据束的最优化技术对要注入的谐波电流进行设计，转矩脉动产生的根源不同，可以把无刷直流电机一定程度上消除了转矩纹波。文献[2，6—7]提出的脉动转矩分为：齿槽转矩纹波(coggi

8、ng了一种基于d—q坐标变换理论的电流波形优化作者简介：朱燕青(1985一)，男，在读硕士，Email：zhyqman@126．corn6朱燕青，等：无刷直流电机转矩脉动抑制新方法电气传动2011年第41卷第9期设计方法，通过令d轴电流为零，就可以利用转矩其中一L—M，将式(3)中3个方程相加，再根据方程求得g轴电流，再用反变换到ABC坐标下的