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。

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.

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.

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.

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。

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。

BLDCM换相转矩脉动的优化策略

首先建立了无刷直流电机(Brushless direct current motor,BLDCM)的数学模型,然后分析了换相转矩脉动的抑制原理,最后提出了低速阶段和高速阶段抑制换相转矩脉动的策略。此方法保证在换相期间,关断相的电流下降率和开通相的电流上升率绝对值相等,继而保证在换相期间非换相相电流保持恒定。搭建了实际直流无刷电机控制平台并进行实验验证,所提出的策略有效地抑制了直流无刷电机换相转矩脉动。

一种改善BLDCM调速性能的模糊矢量控制策略

针对永磁无刷直流电机(BLDCM)在方波控制时转矩脉动大、电流畸变程度大以及反电势不稳定造成转速波动的问题,在分析BLDCM控制方式的基础上,将这些问题的原因归结于控制时的电流换相以及反电势并非理想方波电势。基于此,针对电动汽车BLDCM提出一种基于模糊控制的无刷直流电机矢量控制调速策略,此策略使用模糊控制器对转速误差进行调节,进而增强系统的调速性能;使用矢量控制取代方波控制,进而克服转矩脉动、电流畸变以及反电势不稳定等问题。实验结果表明,所提出的控制策略能较好地抑制转矩脉动,并使电流以及转速更加平滑稳定。

基于带抽头电感准Z源网络的BLDCM控制策略

针对无刷直流电机工作时存在的转矩脉动,分别对换相区和导通区提出不同的抑制策略。换相区在桥式电路输入端接一带抽头电感的准Z源网络,利用该拓扑的高升压增益特性,在换相期间调整直流母线电压等于4倍电机反电动势,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,有效抑制换相时的转矩脉动;导通区采用PWM-ON-PWM调制方法,消除了非导通相的二极管续流现象,电流波动及转矩脉动得到很好地控制。仿真结果显示,换相期间的转矩脉动降低到3.8%,导通区的电流和转矩波形较抑制前更加平稳,证明了系统在换相区和导通区都能有效降低转矩脉动。

基于电流预测控制的BLDCM换相转矩脉动抑制方法

现有无刷直流电动机换相转矩脉动抑制方法普遍存在模型复杂、过分依赖于电机本体参数导致计算困难的问题。从两相导通无刷直流电动机换相转矩脉动产生的根源出发,提出一种基于电流预测控制的无刷直流电动机直接转矩控制系统换相转矩脉动抑制方法。换相期间采用关断相和导通相脉宽调制控制策略抑制低速、高速范围的换相转矩脉动,换相计算需要的期望转矩由转矩控制环输出,通过转矩电流关系得出非换相相预测电流值。相比传统方法,该方法在电流预测过程中不需要经过复杂的公式变换,不依赖于难以测量的电感等电机本体参数,不需要进行估算,预测过程更为简单、高效,预测结果更为准确。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于开绕组的BLDCM DTC换相转矩脉动抑制方法研究

针对传统星形连接无刷直流电动机直接转矩控制下存在较大关断相续流引起转矩脉动坠落的问题,提出在断开电机绕组下通过电压矢量来实现关断相电流的抑制方法。该方法基于开绕组多维度的电压矢量分析,结合共直流母线拓扑自身多电平的优势,利用新型零电压矢量和正电压矢量的联合控制来实现关断相电流抑制并最终达到转矩脉动的抑制效果。仿真结果表明,该方法在电机正常运行的基础上可以减小关断相续流,从而达到转矩脉动抑制效果。