无刷直流电动机转矩波动抑制方法技术

本发明专利技术涉及无刷直流电动机技术领域，具体地说，涉及一种无刷直流电动机转矩波动抑制方法，其包括以下步骤：一、建立无刷直流电动机的数学模型；二、在换相期间，通过改变脉宽调制PWM的调制方式来将两相调制转变为三相同步调制；结合电机数学模型和应用电流平均变化率，确定了PWM调制波的最佳占空比；三、补偿占空比；引入换相时非换相相电流不变作为参考轨迹，测量实际输出与参考轨迹的偏差，并利用该偏差对占空比进行在线优化补偿，实现电流轨迹的闭环预测控制。本发明专利技术极大地降低了转矩波动，并且在宽转速范围内均有良好的控制效果。并且在宽转速范围内均有良好的控制效果。并且在宽转速范围内均有良好的控制效果。

【技术实现步骤摘要】
无刷直流电动机转矩波动抑制方法


[0001]本专利技术涉及无刷直流电动机
，具体地说，涉及一种无刷直流电动 机转矩波动抑制方法，具体为一种基于电流轨迹闭环预测控制的无刷直流电动 机转矩波动抑制方法。

技术介绍

[0002]无刷直流电动机因其体积小、调速性能好、结构简单而被广泛使用。然而， 由于三相绕组电感的存在，流经电感的电流只能缓慢变化，也就是说，换相期 间关断相电流不能立即变为零，而换相相电流只能缓慢增加到最大值。不同的 电流变化率将引起非换相绕组电流的波动，而这又会影响到电机的电磁转矩， 并在换相期间产生转矩波动。周期性换相转矩波动的存在使其无法应用于高精 度的伺服工业控制系统。因此，抑制换相转矩波动是无刷直流电机领域的研究 热点之一。
[0003]Pillay.P和Krishnan.R于1989年在文献中首次提到无刷直流电机控制系统中 的换相转矩波动问题，描述了由于电机绕组电感的存在，使得换相过程中关断 相和导通相电流变化率不一致而导致的换相转矩波动的原理和过程。有文献分 析了换相所需时间与参考电流之间的关系，同时考虑了换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无刷直流电动机转矩波动抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：一、建立无刷直流电动机的数学模型；二、在换相期间，通过改变脉宽调制PWM的调制方式来将两相调制转变为三相同步调制；结合电机数学模型和应用电流平均变化率，确定了PWM调制波的最佳占空比；三、补偿占空比；引入换相时非换相相电流不变作为参考轨迹，测量实际输出与参考轨迹的偏差，并利用该偏差对占空比进行在线优化补偿，实现电流轨迹的闭环预测控制。2.根据权利要求1所述的无刷直流电动机转矩波动抑制方法，其特征在于：步骤一中，利用相端对地电压建立微分方程，则可得电机数学模型的微分方程如下式所示：其中u
aO
、u
bO
、u
cO
为三相绕组端子对地电压；u
NO
为电机中性点对地电压；i
a
、i
b
、i
c
为三相电流；e
a
、e
b
、e
c
为三相反电动势；R为定子绕组的等效电阻；L
s
为定子绕组的等效电感。3.根据权利要求2所述的无刷直流电动机转矩波动抑制方法，其特征在于：步骤二中，在非换相期间，上桥臂进行PWM调制，下桥臂保持在导通状态；在换相期间，导通相保持在导通状态，而关断相和非换相相则以一定的占空比同步进行PWM调制；占空比d1和d2可以分别定义为：T
s
代表PWM控制周期，t
n
代表非换相期间上桥臂的占空比时间，t
c1
代表非换相相在上桥臂时的占空比时间，t
c2
代表非换相相在下桥臂时的占空比时间，T
c
代表换相时间；对于工作状态下的三相直流无刷电机，可以分为6个扇区，从当前扇区切换到下一个扇区，需要进行换相操作；用x、y和z分别代替非换相相、关断相和导通相，在换相期间，x的上管和y的下管以d1的占空比同步调制，而z的下管则保持导通状态；因此，可以得到T1和T6在ON状态和OFF状态下的等效电路图；从ON状态下的等效电路图中可以得到三相绕组端电压如下：u
aO
＝U
dc
,u
bO
＝0,u
cO
＝0；将上述数值代入数学模型，那么数学模型可以转化为：u
NO
可以表示为：
将上式代入数学模型，可以得到ON状态下的三相绕组电流变化率为：可以得到ON状态下的三相绕组电流变化率为：可以得到ON状态下的三相绕组电流变化率为：从OFF状态下的等效电路图中可以得到三相绕组端电压如下：u
aO
＝0，u
bO
＝
Udc
，u
cO
＝0；将上述数值代入数学模型，那么数学模型可以转化为：u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：康丽，陆鹏超，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：