無刷直流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩紋波的分析

無刷直流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩紋波的分析

電流機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)特性和簡(jiǎn)單的控制優(yōu)點(diǎn)，所以它一直很受歡迎。然而，傳統(tǒng)的直線電刷機(jī)采用了機(jī)械方法的方向，這限制了其應(yīng)用。無刷直流無刷電機(jī)（blocm）具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直線動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)和高頻率的應(yīng)用。然而，無刷直流動(dòng)機(jī)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(shí)際的電流波形通常是梯形波，這就導(dǎo)致了無刷直流動(dòng)機(jī)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(shí)，矩陣動(dòng)脈可以減小。1星型無明確電壓平衡方程分析時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)作如下假定:(1)電動(dòng)機(jī)的磁路不飽和.(2)繞組通電時(shí),該電流所產(chǎn)生的磁通對(duì)氣隙磁通的影響忽略不計(jì).(3)定子三相繞組對(duì)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(jī)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(dòng)勢(shì).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(dòng)機(jī)反電勢(shì)正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和磁鏈,即其中(P為極對(duì)數(shù)),ωm=機(jī)械角速度,ωr=電氣角速度.2傅立葉級(jí)數(shù)展開繞組相電壓為方波時(shí)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(shì)分別用傅立葉級(jí)數(shù)展開,A相電壓為其中因波形對(duì)稱性an=0,式(10)中,V為輸入電壓幅值.(9)式成為A相反電勢(shì)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(dòng)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(shì)用傅立葉級(jí)數(shù)展開,則如同式(11).轉(zhuǎn)矩表達(dá)式分別見式(14)～(19)(為了簡(jiǎn)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(dòng).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(jī)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(shí)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