無刷直流電動機輸出轉(zhuǎn)矩紋波的分析

無刷直流電動機輸出轉(zhuǎn)矩紋波的分析

電流機具有良好的動態(tài)特性和簡單的控制優(yōu)點，所以它一直很受歡迎。然而，傳統(tǒng)的直線電刷機采用了機械方法的方向，這限制了其應(yīng)用。無刷直流無刷電機（blocm）具有交流電機的結(jié)構(gòu)簡單、直線動機的性能特點和高頻率的應(yīng)用。然而，無刷直流動機也存在較大的輸出誤差和限制輸入。為了產(chǎn)生定向速度旋轉(zhuǎn)，需要將方波電流連接到矩陣中。然而，由于電氣阻力因素，不可能產(chǎn)生方波電流。實際的電流波形通常是梯形波，這就導(dǎo)致了無刷直流動機輸出的輸出曲線。分析指出，當(dāng)定額靜脈的寬調(diào)（pm）電壓波形發(fā)生變化時，矩陣動脈可以減小。1星型無明確電壓平衡方程分析時對電動機作如下假定:(1)電動機的磁路不飽和.(2)繞組通電時,該電流所產(chǎn)生的磁通對氣隙磁通的影響忽略不計.(3)定子三相繞組對稱并接成星型無中線方式,繞組電阻、自感和互感為常數(shù)(4)電機齒槽轉(zhuǎn)矩已經(jīng)消除.定子三相繞組電壓平衡方程式為因假定各相繞組的電阻R,自感L及互感M等均分別相等,即則有式中ia,ib,ic=相電流,va,vb,vc=相電壓,ea,eb,ec=相反電動勢.因三相定子繞組為無中線的星形接法,故有因此從而(2)式可寫成如寫成狀態(tài)方程形式,則有電磁轉(zhuǎn)矩為電動機反電勢正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和磁鏈,即其中(P為極對數(shù)),ωm=機械角速度,ωr=電氣角速度.2傅立葉級數(shù)展開繞組相電壓為方波時假定電流波形也為方波,如圖1所示.A相電壓、電流及反電勢分別用傅立葉級數(shù)展開,A相電壓為其中因波形對稱性an=0,式(10)中,V為輸入電壓幅值.(9)式成為A相反電勢為A相電流為其中.A相轉(zhuǎn)矩為總的輸出轉(zhuǎn)矩為其中從式(14)中可以看出輸出轉(zhuǎn)矩脈動主要是由6倍基頻的紋波轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的.3帶開關(guān)角度小將(21)式代入(20)式,則有類似地,反電勢用傅立葉級數(shù)展開,則如同式(11).轉(zhuǎn)矩表達式分別見式(14)～(19)(為了簡單起見,仍假定電流波形為方波).由式(14)～(19)可見,控制輸入電壓波形可以減小轉(zhuǎn)矩脈動.平均轉(zhuǎn)矩及紋波轉(zhuǎn)矩均是開關(guān)角度α1,α2,α3的函數(shù)(α1,α2,α3的含義見圖2),故適當(dāng)?shù)剡x擇開關(guān)角度可以減小轉(zhuǎn)矩紋波.4方波電壓輸入給定電機參數(shù)為V=24V,N=3900w,T=0.37N.m,I=6.6A,J=500g·cm.sec2,L=0.4Mh,R=0.7Ω.當(dāng)采用方波電壓輸入,其轉(zhuǎn)矩輸出波形見圖3.當(dāng)采用PWM波形電壓輸入,并選擇適當(dāng)?shù)拈_關(guān)角,使b5=e5及b7=e7,其轉(zhuǎn)矩輸出波形見圖4.圖中橫坐標(biāo)為時間,縱坐標(biāo)為轉(zhuǎn)矩.5dm電壓波形比較圖3和圖4可以看到,定子