An Advance Commutation Control Method for Low Torque Ripple of Brushless DC Motors

该文给出一种优化的无刷直流电动机变母线电压六拍控制方法。既解决了传统六拍控制策略中由于绕组电感所造成的电流滞后问题,又改善了由于换相所造成的电流脉动问题。该方法是通过在每两拍之间插入一小段缓冲区来实现的,该缓冲区使下一拍将要切入的电流提前切入,同时使当前拍将要切出的电流延迟切出。通过确定缓冲区的起始位置,即超前换相角的大小,保证每一拍所对应的相电流的中心和反电动势的中心重合。通过选取缓冲区开关器件PWM调制的占空比,降低电机运行过程中的换相转矩脉动。该文方法只需根据负载大小选取超前换相角,一旦选定适用于所有转速。文中给出了该方法的理论推导过程和实验验证波形,从实验结果可以发现,电流滞后被消除,换相电流脉动显著减小,电机的利用率得到提高。

Analysis of Torque Ripple of Permanent Magnet Brushless DC Motor

Torque tripple has significant effect on performance of permanent magnet brushless DC motor. This paper presents a mathematical model built for such a motor, the analysis of torque tripple for a brushless DC motor with sinusoidal flux distribution, which is verified by torque tripple experiments run with a test motor, and equations developed for torque tripple resulting from different sator current errors.

A New Method for Reducing Commutation Torque Ripples in BLDC Motors

A new compensation method and an algorithm for compensating for the commutation torque ripples of the trapezoidal EMF brushless DC motor are put forward. Simulation and experimental results show that this method is correct and practical.

PWM BDCM 高精度伺服系统设计与实现

介绍了由无刷直流力矩电机与ＰＷＭ功放装置构成的高精度伺服系统结构与原理，进行了系统动态设计和前馈补偿设计，分析了系统对参数变化的鲁棒性最后，给出了实际系统台面运行的试验结果试验结果表明伺服系统构成方案是可行的。

Polyphase Multipole Resolvers for Improving Ripple Torque

The configuration of a brushless DC torque motor is introduced. According to the fundamental relation of the armature winding current and the air gap flux density, the ripple torque caused by the electrical errors of a resolver is approached. And a polyphase multipole resolver is developed in the brushless DC torque motor. Finally, the experimental results are presented to illustrate the improvement of ripple torque in the brushless DC torque motor with the polyphase multipole resolver.

考虑电压电流限制的伺服电机无纹波转矩控制

针对伺服系统无刷电机正弦电流转矩控制纹波较大的问题,提出了一种无刷伺服电机在任意反电动势波形下的无纹波转矩控制,实现了电机驱动器在有限电压、电流范围内的功率损耗最小。首先,建立了有限电压、电流范围内的电机模型,推导了电压、电流范围边界的不等约束条件;其次,利用拉格朗日乘数法求解等效二次规划问题,提出了最优转矩控制策略;最后,在三相18极同步电机的实验平台上进行了3种情况的实验验证。结果表明,所提控制策略在相电压、电流饱和时,仍能实现转矩的精确控制,输出期望转矩;在发生单相故障时,可以隔离故障相,同时通过优化励磁电流使非故障相达到预期的转矩输出,减小了转矩纹波。

基于回馈升压逆变器的无刷直流电机宽速度范围转矩脉动抑制

无刷直流电机固有的转矩脉动问题严重限制了其在诸多高精尖场合的应用,为此该文提出一种适用于宽速度范围转矩脉动抑制的回馈升压逆变器拓扑及控制策略。在正常导通期间通过保持非换相相电流的恒定以减小转矩脉动。当电机运行在低速区间时,由于换相时所需的母线电压小于直流侧电源电压,因此通过脉宽调制便足以实现电机的平滑换相;而在更高速的情况下为实现快速换相并有效抑制换相转矩脉动,可在换相期间利用所提拓扑提升母线电压,其中额外补偿的能量均来自非换相期间电机的回馈。最后通过相应的Matlab仿真和DSP驱动实验验证了所提控制技术的可行性和有效性。

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。

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。

正弦BLDC电动机力矩性能分析

利用Ｐａｒｋ 变换，根据ｄ－ ｑ 坐标系下正弦ＢＬＤＣ电动机的力矩公式，分析了正弦ＢＬＤＣ 电动机的力矩波动，导出了定子三相电流存在直流偏置、幅值误差和相位误差导致的力矩波动成分表达式． 通过实验样机，对有直流偏置、幅值误差和相位误差的电动机定子绕组电流对应的力矩波动情况进行了测试，分析了力矩波动成分与电动机参数的关系． 理论分析与实验结果的对比为正弦ＢＬＤＣ 电动机的力矩波动抑制提供了依据．

基于零矢量的BLDCM DTC换相转矩脉动抑制方法

无刷直流电机直接转矩控制由于反电势非正弦以及两相导通模式,产生较大的换相转矩脉动.本文提出一种优化的无刷直流电机直接转矩控制电压矢量选择表,有效降低了换相转矩脉动幅值.通过数学推导对新定义的不同零电压矢量在换相过程所产生的换相转矩脉动进行对比分析.结果显示,通过上管和下管零矢量的组合使用,换相转矩脉动可以得到有效抑制.仿真及实验结果验证了理论分析的正确性.

减少仅使用一个电流传感器驱动BLDCM的换向转矩脉动

分析和研究了仅使用一个直流母线电流传感器驱动的无刷直流电机在换向过程中产生的转矩脉动的方法。对于这样的驱动,在高速和低速的情况下很难有效地抑制转矩脉动的产生。提出的补偿原理为:通过对占空比的控制使无刷直流电机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。提出的控制策略能抑制转矩的突起和凹陷。仿真实验证明了这种方法的有效性。

基于BLDCM驱动故障容错切换后的转矩脉动抑制

为了抑制无刷直流电机驱动故障容错切换后的转矩脉动,在传统容错状态工作特性的基础上,提出了一种准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法.通过故障相的诊断分析,设计了基于准Z源网络三相四开关逆变器的容错拓扑结构.利用MATLAB模拟故障容错状态,并建立了模拟遁甲钻井系统中无刷直流电机的控制系统实验平台进行实验验证.实验结果与仿真结果具有一致性,验证了准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法在抑制转矩脉动,减小电机抖动和噪声上的可行性和有效性.

基于改进型MPC策略的BLDCM转矩脉动抑制

针对无刷直流电机在运行过程中产生的换相转矩脉动,提出了一种基于改进型模型预测控制的控制策略。首先对无刷直流电机换相转矩脉动产生的具体原因进行分析,通过对电机位置传感器信号的检测来确定换相的起始时刻,然后利用推导得出的模型预测方程得到非换相相电流和电磁转矩下一时刻的预测值,并在代价函数中最小化上述两个参数预测值的误差平方以此来决定开关管的最佳开关状态,进而使非换相相电流不发生波动,以此来降低转矩脉动。通过仿真和实验得到:当电机负载转矩为1.5 N·m,以3000 r/min高速运行时,转矩脉动率降低约33%;当电机在400 r/min低速运行时,负载转矩为1.5 N·m,转矩脉动率降低了约23%。该控制策略在全速阶段都能够有效抑制电机运行过程中产生的换相转矩脉动。

无刷直流电机转矩脉动抑制策略的仿真研究

无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)作为一种广泛使用的电机装置,在换相过程中会造成母线电流波动,产生较强的转矩脉动,影响电机运行稳定性。本文对无刷直流电机产生换相转矩脉动和续流转矩脉动的原因进行分析,针对采用传统PWM调制出现的换相转矩脉动和续流转矩脉动过大的问题,采用了一种基于传统PWM调制优化后的改进型PWM调制策略,该调制策略能够有效的抑制换相转矩脉动和续流转矩脉动。MATLAB/Simulink仿真结果表明改进型PWM调制策略和传统的PWM调制相比在转矩脉动抑制上有更加优良的表现。

BLDC控制系统中PWM调制方式分析与比较

介绍了无刷直流电机控制系统中的5种PWM调制方式,并从开关损耗、调制方式的极性和对换向转矩脉动的影响这三个角度来分析和比较了这几种PWM调制方式的优劣.通过理论推导,证明当控制系统采用PWM-ON调制方式,六只开关管的开关损耗得到了均匀的分配,并且直流无刷电机在换向过程中的转矩脉动最小.最后通过实验验证了结论的正确性.

转矩脉动的BLDCM系统仿真

针对无刷直流电机电流换向引起的转矩脉动问题,为了提高系统动态性能,根据电流滞环减小非换向电流的原理,提出了采用环宽可调的电流滞环控制器来减小转矩脉动,建立带电流滞环控制器的永磁无刷直流电动机控制模型。仿真实验得出,采用电流滞环模型换向后转矩脉动为37.5%,换向前后转矩脉动的变化率为85.6%;而采用PI控制器模型换向后转矩脉动为85%,转矩脉动的变化率为97%。表明采用合适环宽的电流滞环可减小转矩脉动和脉动变化率。

鱼雷PMBLDCM在线智能PID控制器建模与仿真

针对应用于新型鱼雷武器中的永磁无刷直流电机(PMBLDCM)转矩脉动较大引起的噪声和振动等问题,设计了离线训练与在线训练相结合的智能比例积分微分(PID)控制器。首先,通过分析被控对象负载扰动大的特点,利用人工神经网络建立了自校正调节器,将其与传统的PID控制器相结合,通过在线调节PID参数以达到最优的控制效果;其次,在Simulink中搭建了在线智能PID控制系统模型并进行了仿真试验。仿真结果表明,在线智能PID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,系统具有良好的动态响应性能。

二阶滑模观测器的BLDCM直接转矩控制

针对无刷直流电机直接转矩控制中反电动势获取困难和常规滑模控制存在系统抖振的问题,提出了一种基于二阶滑模观测器的直接转矩控制策略。根据无刷直流电机的数学模型,选择传统线性滑模面及其一阶导数构成二阶滑模面,采用改进型趋近律推导控制律,设计了一种二阶滑模观测器,该观测器将滑模抖振集中在相电流误差的高阶微分上,并通过积分作用,削弱抖振的同时加快了收敛速度。二阶滑模观测器无需低通滤波器即可准确估计反电动势,将其应用于无刷直流电机无位置传感器直接转矩控制中,可有效减小转矩脉动,改善系统的性能,仿真结果表明了所提方法的优越性。

基于准Y源网络的BLDCM换相转矩脉动抑制策略

针对无刷直流电机工作时换相转矩脉动较大的现象,研究一种基于准Y源网络的控制策略。将准Y源网络接在逆变桥输入端,换相期间由准Y源网络升压后的输出电压作为母线电压驱动无刷直流电机,保证恒导通相相电流幅值的稳定,有效降低换相转矩脉动。通过对换相转矩脉动产生原理的分析,介绍一种通过功率变换模块调节的控制系统。仿真结果表明,该方法将换相转矩脉动降低到平均转矩的3.5%,有效降低了无刷直流电机的换相转矩脉动,同时提高了电机输出的平均转矩。