基于自适应模型预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制策略

无刷直流电动机在工作时的换相转矩脉动严重影响了其在高精度伺服系统中的应用,为了降低这种影响,文中提出了一种自适应模型预测控制算法。在对系统进行传统方波PWM-ON控制的基础上,结合重叠换相法,以换相过程中关断相、导通相的功率受控开关管为控制对象,对其占空比进行控制。以换相期间转矩脉动最小为目标构造价值函数,建立换相期间电动机的三相离散电流方程,对关断相和导通相占空比进行预测,并引入自适应调整因子对占空比进行自适应分配。最后,通过实验验证了该算法在全速范围内的有效性。

新型无刷直流电机换相转矩脉动的抑制控制方法

文中分析了永磁无刷直流电机的换相原理,以换相电流为研究对象,在研究了电机运行于高速区和低速区时换相电流预测控制规则基础上,提出了一种抑制换相转矩脉动的方法。该方法结合了换相电流预测控制和直流母线负电流消除特性。在换相期间通过检测直流母线上的电流,采用换相电流预测,确保在换相期间关断相的电流下降率和开通相的电流上升率相等,从而保证了换相期间非换相相电流的恒定,并同时结合直流母线上负电流消除措施,有效地减小了换相电流的脉动,达到抑制换相转矩脉动的目的。通过仿真和实验验证了所述方法的正确性。

一种减小无刷直流电机换相转矩脉动的调制方法

无刷直流电机具有能量密度大、转矩大等优点,但是其结构特点和传统的换相方法导致其存在换相转矩脉动的问题。为了减小换相转矩脉动,采用一种基于PWM_ON的新型换相控制方法。在非换相区,采用PWM_ON调制;在换相区,采用三相绕组同时调制,并计算每一相调制占空比,使关断相电流下降速率与导通相电流上升速率相等。所采用的方法计算简单,能明显地减小换相转矩脉动。给出了换相区间关断相和导通相占空比的计算过程,得出了在换相区间关断相和导通相占空比的关系,通过实验验证了所采用方法的正确性和有效性。

采用坐标变换的无刷直流电机换相过程分析及减小换相转矩脉动的方法

该文首先介绍了无刷直流电机的数学模型。利用坐标变换,在两相αβ静止坐标系下分析了无刷直流电机的换相过程。得到了两相αβ静止坐标系下无刷直流电机换相时的能量转换关系,推导出换相过程无转矩脉动的约束条件,得到最短换相时间的无换相转矩脉动的调制方法。两相αβ静止坐标系下将换相过程的控制转换为两个分量的控制,一个用来控制转矩,另一个用来控制换相时间。避免了求解其间复杂的电路过程,使得物理概念更明确,简单清晰地得到换相过程中无转矩脉动的约束条件,为无刷直流电机换相转矩脉动研究找到另一新的思路。最后通过实验验证了该方法的可行性和有效性。

无刷直流电机控制系统中PWM调制方式对换相转矩脉动的影响

介绍了无刷直流电机控制系统中的四种PWM调制方式,详细分析了四种不同的调制方式对无刷直流电机换相转矩脉动的影响。通过理论推导,证明当控制系统采用pwm-on型调制方式时无刷直流电机在换相过程中的转矩脉动最小,实验结果证明了所结论的正确性和实用性。

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型补偿策略

提出了保持非换向相绕组换相前后施加电压不变的方法,抑制无刷直流电机换相转矩脉动。为减小换相前非导通相续流引起的电压补偿量计算误差,将该方法与PWM_ON_PWM调制方式相结合,进一步改善了转矩脉动抑制效果,同时也抑制了正常导通期间转矩脉动。在此基础上推导出适合宽转速范围抑制换相转矩脉动的电压补偿方法。仿真和实验验证了所述方法的正确性。

基于统一式的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制新策略

分析了无刷直流电动机(BLDCM)换相转矩脉动产生的本质,在BLDCM及逆变器数学模型的基础上推导出了不同PWM控制方式的换相转矩脉动统一式。在只有单级逆变器的调速方式下,基于直流母线电流控制,提出了一种全速度范围内抑制电动机换相转矩脉动的PWM控制方法,保证换相期间开通相和关断相电流上升率和下降率相等。该方法算法简单,与传统的控制方法相比,只需在换相时让开通相和关断相同时进行PWM控制,且无需重新计算PWM控制的占空比,易于实现数字控制,响应速度快。最后实验结果验证了该新方法抑制换相转矩脉动的显著效果,适合用于高精度要求下的无刷直流电动机控制。

一种消除无刷直流电动机换相转矩脉动的PWM调制策略

无刷直流电动机由于本体设计和特有的控制策略存在较严重的转矩脉动问题。为了解决这一问题,提出一种简单的消除换相转矩脉动的换相区PWM调制策略。在换相时,通过三相配合调制,将换相过程中的每个PWM周期分成包含5个中心对称区间的3个功能区。通过计算给三相中的每一相分配不同的调制占空比,使关断相电流的下降速度和导通相电流的上升速度在每个PWM周期内保持相等。所提方法不仅可以消除转矩脉动,还可以通过不同的功能区比例组合来调节换相持续时间。给出所提方法的推导过程,并通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。

基于图解法的无刷直流电机抑制换相转矩脉动的方法

无刷直流电机在非换相区间,控制方式类似于直流电机。但在换相过程中,三相都参与机电能量转换,因此将三相交流电机控制中常采用的坐标变换理论,引入到的换相区间分析中,得到换相过程电流和换相时间的约束条件。结合逆变器所能输出的电压约束条件,利用图解方法得到抑制换相转矩脉动且最小换相时间的换相控制方法,该方法较电路求解法,更为直观且易于理解。最后通过实验验证文中的方法。

基于电流预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制

为解决无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)换相转矩脉动的问题,提出基于电流预测控制的换相转矩脉动抑制方法。首先分析换相转矩脉动产生的原理;然后采用电流预测控制同PWM_ON导通方式相结合的控制策略,在换相期间对开通相和关断相同时进行PWM调制,控制开通相的电流上升斜率和关断相的电流下降斜率相等,保证非换相的相电流保持恒定,从而减小换相转矩脉动;最后搭建了实验平台。实验表明,所提出的算法可在全速度范围内明显减小换相转矩脉动,验证了所采取策略的有效性。

无位置传感器BLDCM换相转矩脉动抑制的研究

针对无刷直流电机换相时产生转矩脉动给系统带来的不利影响,提出了一种无位置传感器无刷直流电机换相时抑制转矩脉动的三相PWM调制技术。利用反电势过零点法确定无刷直流电机转子位置信息从而获知电机转速。在换相开始后通过检测与功率管并联支路电流续流情况确定三相PWM调制时间。通过简单的比较电路实现了反电势过零点与换相期间的电流续流情况检测,与已有方法相比,节省了系统资源,提高了系统可靠性,且无需电机准确参数。实验结果表明:在无位置传感器情况下,无刷直流电机在换相期间转矩脉动得到了明显抑制。

无刷直流电机换相转矩脉动的抑制

无刷直流电机由于功率密度高、控制容易而获得广泛应用。但高、低速下由电流换相造成的非换相相电流的失真会导致转矩脉动。本文提出了一种采用抑制非换相相电流脉动来抑制转矩脉动的新方法:即在高速下,采用降低续流相电流下降速率来间接控制非换相相电流;在低速下,直接控制非换相相电流。控制系统由模拟电路实现,结构简单,性能可靠。仿真和实验验证了所提出方法的正确性和实用性。

无刷直流电机换相转矩脉动的电流预测控制

分析了永磁无刷直流电机换相原理,提出了一种换相电流预测控制方法以抑制换相转矩脉动.在换相期间依靠检测非换相绕组上的电流,采用换相电流预测控制的方法,确保换相期间关断相的电流下降率和开通相的电流上升率相等,从而保证了换相期间非换相电流的恒定,达到了抑制换相转矩脉动的目的;同时采用时间延迟控制(time delay control,TDC)方法分析和估计参数扰动对换相转矩脉动的影响,认为参数扰动对换相转矩脉动的影响可以忽略不计.仿真和试验验证了该方法能够有效地减小电流脉动,抑制了换相转矩脉动.

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型电流控制

针对无刷直流电机换相转矩脉动问题,提出一种考虑电枢电阻的换相时刻三相电流配合调制控制方法。该方法在电机全速段换相时刻采用"导通相全开、关断相脉宽调制、非换相相保持"的三相电流控制策略;通过建立换相时刻相电流数学模型,对换相时刻每一相电流变化过程进行理论分析,确定关断相占空比与电机运行参数关系,使导通相和关断相变化速率一致,保证非换相相电流无脉动。该方法在有效抑制换相电流脉动基础上实现了高速区和低速区统一控制,避免了分区不清问题。实验结果表明:与传统换相脉动控制方法相比换相电流有明显抑制效果,全速段电机转矩脉动系数在0.1左右。

一种基于辅助升压前端的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法研究

无刷直流电机在换相过程中存在转矩脉动,严重制约了其在高性能领域的应用。该文提出一种基于辅助升压前端的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法,升压前端主要由反激变压器、电容和转换电路组成。在电机非换相期间,电源通过变压器将电容充电至期望电压值。电机换相开始时,转换电路将充电电容串联入直流母线提高母线电压,通过斩波调制逆变器使电机输入电压与反电动势满足4倍幅值的关系,从而抑制换相转矩脉动。在每个开关周期,变压器将存储的能量回馈至电源,提高了能量的利用率。除此之外,该方法还可以减少换相时间。最后,通过实验验证了所提方法的正确性与有效性。

基于双电流调节器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制

针对无刷直流电机存在的换相转矩脉动问题,以维持非换相电流恒定为目标,提出对电机换相区开通相和关断相的电流变化率分别进行控制的双电流调节器方案.分析了无刷直流电机换相过程,新方案采用PWM-ON调制方式.基于滑模变结构控制设计的主电流调节器,根据非换相电流偏差自动调节趋近速度,削弱了换相转矩脉动.换相区关断相占空比由辅调节器控制,采用模糊控制思想,根据反电势幅值实时确定占空比大小.基于无刷直流电机双闭环控制系统,利用Matlab软件对控制方案进行了仿真试验.结果表明,在电机高、低速换相区,双电流调节器都可正常工作,使非换相电流保持基本恒定,从而有效抑制了电机换相转矩脉动.

无刷直流电机换相转矩脉动减小及动态仿真

针对无刷直流电动机转矩脉动大的问题,提出了采用不同的PWM调制方式以及不同的重叠换相角减小换相电流所引起的转矩脉动,并运用Matlab/simulink软件对相应控制策略下的无刷直流电机进行了仿真。结果表明,增加PWM调制频率,选择合适的占空比和重叠换相角时可以使无刷直流电动机的换相转矩脉动减小。

考虑定子电阻的无刷电机换相转矩脉动抑制

针对汽车电动助力转向系统用无刷直流电机的换相转矩脉动问题进行了理论分析。鉴于系统供电电压低,工作电流大的特点,研究了相电阻对换相转矩脉动的影响,得到较传统方法更为精确的判断公式,用于确定换相时的补偿相。弥补了在临界点附近,传统控制策略误补偿的缺点。为提高转矩脉动抑制的精确度,考虑相电阻的同时采用分段线性化方法来估算换相电流的斜率,得到补偿相的占空比对其进行PWM控制,使开通和关断相电流的变化速率相等,从而抑制换相转矩脉动,仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。

计及等效电阻的无刷直流电机换相转矩脉动的分析与抑制

为便于分析无刷直流电机转矩脉动的形式,通常采用忽略等效电阻的简化电机模型,这会得出转矩存在上升脉动的错误结论,进而使一些方法出现正反馈补偿,导致系统性能更加恶劣的情况。针对这种情况,首先在考虑等效电阻的情况下,推导出无刷直流电机在120°自然换相模式下三相电流在传导区和换相区内的数学表达式;然后给出换相转矩脉动的表达式,并结合表达式证明了自然换相下换相转矩必然跌落的事实。同时,为抑制换相转矩脉动,在全面分析各种重叠换策略的优劣的基础上,选择了ON-PWM-PWM重叠换相策略。仿真和实验验证了对转矩脉动分析的准确性和对转矩脉动抑制的有效性。

换相期间无刷直流电机转矩脉动的抑制策略

无刷直流电机的转矩脉动是影响其性能的重要因素。针对换相期间的转矩脉动进行了分析,重点研究了非理想反电势、关断相和开通相相电流变化速率不等这两个因素引起的转矩脉动,为了抑制这两个因素引起的转矩脉动,提出了分段控制的策略。该策略集成了转矩直接控制和重叠换相法的优点,可以有效抑制由非理想反电势、关断相和开通相相电流变化速率不等引起的转矩脉动。通过仿真分析验证了该方法和其中两种方法单独应用时的差异,证明了分段控制策略在换相期间抑制转矩脉动的有效性。