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行业动态

两相电机三相导通开关影响

在重叠换相期间,开关表选择模块选择三相导通开关表作为驱动逻辑,处于调制状态,同样使用单周期控制的方法对输入能量进行控制。使用三相导通是为了确保在换相期间,可以实现A相电流的増大和减小,使输入能量仍然可控,如仿真波通过检测关断相电流过零点确定重叠换相区间重叠换相的区间采用检测关断相电流过零点的方法来实现,仿真波形如图1所示。当环球电机检测到霍尔信号跳变时,换相开始,而检测到关断相电流减小到零时,换相结束,在重叠换相期间,使用三相导通矢量来补偿非换相相电流跌落。

 

在每个周期内,电机输出的平均转矩可以通过输入系统的能量来控制,而这种方法可以在一个很短的开关周期内对输入能量进行准确的控制,因此可以实时的调节平均转矩,并且在换相期间使用三相导通的重叠换相法,可以有效的补偿换相电流和转矩的跌落。了重叠换相作用下的相电流和驱动信号波形,图1(b)将换相区间放大。在换相期间,A相上管5i恒通,关断相B相下管&处于调制状态,开通相C相下管&恒通。使用重叠换相时,A相电流在増大,可以控制东莞电机输入系统的能量,使平均转矩控制法仍然可以对转矩进行控制,有效的补偿了换相转矩跌落,抑制了换相转矩脉动。

 

图1:相电流和驱动信号

相电流和驱动信号

图2:重叠换相区间的确定

重叠换相区间的确定

通过检测关断相电流过零点确定重叠换相区间的实验波形,在检测到霍尔信号跳变时,换相开始,在检测到关断相电流衰减到零时,换相结束,进入到下一相的传导状态。对转矩脉动的分析可知,换相转矩脉动在高速重载时较为突出,在低速轻载时则不会显现。东莞电机为了定量的验证本控制策略对换相转矩脉动的补偿作用,换相期间三相电流的细节,A相电流在换相期间有一个明显的跌落,这是导致换相转矩跌落的根本原因换相期间三相电流的细节。为了对比分析,电机工作在同样的条件下,相电流平均值约为9A,转矩平均值约为1.65Nm。由于使用了重叠换相,换相期间,转矩的跌落得到了有效的补偿,如图中的方框内波形所示,转矩脉动约为0.45Nm。

 

对于换相时的转矩跌落,结合了重叠换相法,通过在换相期间使用重叠换相的方法,补偿了由于供电电压限制引起的转矩跌落。而对于重叠换相的角度,提出了通过检测关断相电流过零的方法来确定重叠换相的角度,这种方法可以自动调节重叠换相角,365体育在线避免了转矩的欠补偿或过补偿。提出的平均转矩控制法将非理想反电势无刷直流电机的转矩脉动抑制了25%,而且控制简单。为抑制无刷直流电机的转矩脉动提供了一种思路。

 

研究了抑制无刷直流电机的转矩脉动的驱动技术,全文内容如下:

(1)介绍了无刷直流电机转矩脉动的发展历程和研究现状,在不考虑定位力矩的情况下,将转矩脉动分为两类,即换相转矩脉动和传导转矩脉动。

(2)根据环球电机本体反电势的波形,将研究的内容划分为两部分,一是针对理想反电势BLDCM的驱动技术,二是针对非理想反电势BLDCM的驱动技术。

(3)全面系统的分析了无刷直流电机转矩脉动产生的原因,首先分析了理想反电势BLDCM在目前主流的调压调速系统和电流闭环系统中的换相转矩脉动和传导转矩脉动。然后分析了反电势畸变的BLDCM在这两种调速系统中的换相转矩脉动和传导转矩脉动。

(4)针对理想反电势的BLDCM,提出一种能够同时抑制换相转矩脉动和传导转矩脉动的方法。首先介绍了这种方法所使用的新型DC-DC变换器的拓扑和原理,然后分析了该变换器数学模型和工作特性。最后基于该功率变换器,设计了相应的控制算法,达到抑制转矩脉动的目的。

(5)针对反电势畸变的BLDCM,提出了一种平均转矩控制。首先从BUCK电路做类比,介绍了平均转矩控制的由来,接着介绍了这种控制方法的原理和实现方法。然后从定转子磁链的运动轨迹上来说明平均转矩控制的物理本质。

(6)为了弥补当电机高速运行时,平均转矩控制在换相期间失效的问题,365体育在线提出了一种使用重叠换相的平均转矩控制方法,详细介绍了重叠换相策略和重叠区间的确定。

(7)利用Matlab/Simulink工具搭建了基于新型DC-DC变换器的控制模型,对本论文提出的控制方法的可行性和有效性进行验证。仿真同时给出了传统的调速调速系统和电流闭环系统的电流和转矩波形,用来对比说明。

(8)利用Matlab/Simulink工具搭建了平均转矩控制和使用重叠换相的平均转矩控制方法的模型,对365体育在线提出的控制方法的可行性和有效性进行验证。

(9)以DSP2812为控制核心,搭建了无刷直流电机控制器硬件平台,对其中的较为特别的积分电路进行了介绍。

(10)以一台反电势畸变的BLDCM为样机,完成平均转矩控制和使用重叠换相的平均转矩控制的实验,验证了其可行性和对转矩脉动抑制的有效性。