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无刷直流电动机具有可靠性高、噪声低、转动惯量小、效率高等优点,因此得到了广泛的应用。然而无刷直流电机在传统的120°控制方中存在的转矩脉动限制了其在一些要求低噪音,高位置精度或速度控制场合的应用,因此通过采用新型控制策略来抑制无刷直流电动机的换相电磁转矩脉动,进一步拓宽无刷直流电机的应用领域具有重要的现实意义。
本文分析了无刷直流电机在三相静止坐标下的数学模型,介绍了矢量变换和无刷直流电机矢量控制的工作原理,和无刷直流电动机转矩控制的基本概念,同时将反电势进行了傅里叶级数展开,通过对其傅里叶级数展开式进行分析,得出在一般假设情况下,无刷直流电动机系统的转矩纹波由电磁转矩的6n 次谐波造成的,并进行了仿真验证。对于实际反电势既非正弦又非梯形波(主要考虑含有高次谐波)的无刷直流电动机,提出了一种新型的无刷直流电动机的1的矢量控制方法,通过坐标变换求解产生恒定电磁转矩所需的q 轴电流。并在0 dq 坐标系下通过矢量控制对q 轴参考电流进行跟踪。其次针对随着转速升高,会导致转矩减小的情况,提出了一种恒磁通的控制方法。
本文主要详述了0 d I=矢量控制的结构和整套控制系统,给出了硬件电路和软件编程,提出了相关控制策略;最后,系统成功运行,获得了相关试验数据和波形,表明这种控制策略可以有效地抑制由于反电动势的高次谐波所产生的电磁转矩脉动。