【摘 要】
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对于采用六扇区方波控制的梯形反电势无刷直流电机,换相阶段的开通相与关断相电流变化速率存在差异,导致恒通相电流抬升或跌落,进而产生转矩脉动,严重地阻碍了其应用场景的拓展。因此本文利用等效方法,从矢量角度提出了基于电压矢量注入和基于反电势补偿的两种换相转矩脉动抑制新方法。由于三相静止坐标系下梯形反电势无刷直流电机的数学模型较为复杂,因此将其变换至两相静止坐标系并用矢量形式进行分析,进而在考虑电阻的情况
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对于采用六扇区方波控制的梯形反电势无刷直流电机,换相阶段的开通相与关断相电流变化速率存在差异,导致恒通相电流抬升或跌落,进而产生转矩脉动,严重地阻碍了其应用场景的拓展。因此本文利用等效方法,从矢量角度提出了基于电压矢量注入和基于反电势补偿的两种换相转矩脉动抑制新方法。由于三相静止坐标系下梯形反电势无刷直流电机的数学模型较为复杂,因此将其变换至两相静止坐标系并用矢量形式进行分析,进而在考虑电阻的情况下推导出避免换相期间出现转矩脉动的电流条件。考虑到矢量形式的电磁转矩表达式中包含电流矢量与反电势矢量两个影响因素,因此额外注入电压矢量并利用等效方法重新分配电机三相电压,人为地定义电压矢量的作用为“调节”反电势,目的是将其补偿为恰好使转矩不变的值。另外为消除电机参数对控制效果的影响,设计出带有负反馈环节的注入电压矢量幅值调整策略,避免了复杂的占空比计算,易于工程实现。将分析视角局限在短暂的换相阶段内,很难保证相位差60电角度的两个电流矢量间稳定地切换,因此采用连续变化的电流矢量驱动电机,每次仅改变较小的电角度,将换相阶段的电流调节压力分散至一个扇区的其它时刻。结合正弦反电势永磁同步电机的矢量控制,同样利用等效方法,额外注入电压矢量将正六边形的反电势矢量轨迹补偿为圆,并由此引入与电磁转矩成正比的等效电流,将其视为控制量构建的闭环控制系统可以有效地抑制换相转矩脉动。最后,在仿真实现的基础上,以英飞凌XE162FN为主控芯片搭建实验平台、编写实验程序,对两种换相转矩脉动抑制方法进行了验证。实验结果表明本文所提方法有比较好的可行性,符合设计目标。
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