基于双电流调节器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制

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'基于双电流调节器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制'
2010年11月Nox 2010■j—[第31卷第6期I Vol. 31 No. 6JOURNAL OF JIANGSU lfNI\ ERSITY(Natural Science Edition)(loi: 10.3969/j. issn. 1671 -7775.2010.06.016基于双电流调节器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制魏海峰I,李萍萍】,刘国海2,贾洪平彳(I?江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部/江苏省乘点实验空.江苏镇江212013; 2.江苏大学电气信息工程学院,江苏镇江212013)摘要:针对无刷直流电机存在的换相转矩脉动问題,以维持非换相电流恒定为目标,提出对电机换 相区开通相和关断相的电流变化率分别进行控制的双电流调节器方案.分析了无刷克流电机换相 过程,新方案采用PWM?0N调制方式.基于滑模变结构控制设计的主电流调节器,根据非换相电流 偏差自动调节趋近速度,削弱了换相转矩脉动?换相区关断相占空比由辅调节器控制,采用: 制思想,根据反电势幅值实时确定占空比大小?基于无刷直流电机双闭环控制系统,利用Matlab软 件对控制方案进行了仿真试验?结果表明,在电机高、低速换相区,双电流调节器都可正常工作,使 非换相电流保持基本恒定,从而有效抑制了电机换相转矩脉动.关键词:无刷直流电机;换相转矩脉动;电流;滑模变结构;:型挤掷嗪:TM301.2 文献标志码:A 文章编号:1671 -7775(2010)06 -0691 -04Commutation torque ripple reduction in brushless DC motor based ondouble current regulatorsWei Haifen^ , Li Pingping1 , Liu Guohai', Jia Hongping1(l? Key Laboratory of Modem Agricultural Equipment and Technology\ Ministry of E<lucation and Jiangsu Province, Jiangsu Universityt Zhenjiang9 Jiangsu 212013 v China; 2, School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University9 Zhenjiang, Jiangsu 212013. China)Abstract: To suppress the commutation torque ripple, a BLDCM (bnishless DC motor) control scheme with double current regulators was proposed. Phase commutation o( BLDCM was analysed. This scheme was aimed to keep the non-coinmutation phase current constant by making the change rates of the upco? mi rig phase current and the outgoing phase current eqeaL The main current regulator based on sliding rno<l<T variable structure was used to control the upcoming current, according to deviation of the non?corr卜 mutation phase current. The fuzzy control was adopted in I he assistant regulator to adjust the duty of the outgoing phase real lime, according to the back electromotive force. Simulation was carried out using Matlab software based on dual closed-loop control. Results show that the commutation torque ripple is effectively reduced t either in the the high-speed or low-speed commutation region.Key words: BLDCM; commutation tor<|ue ripple; current ; variable structure sliding mode; fuzzy无刷直流电机足一个多变肚、非线性系统?近年 法等被用于无刷宜流电机控制以改善电机运行性來,:刂、模型参考自适应、神经网络和遗传算 能,并取得了一定的效果无刷直流电机换相时收稿日期:2009 - 11?16基金项目:江苏省自然科学啟金资助项目(BK2007094);教介部博L点幣金资助项冃(20050299009);江苏研究生培养创新匚程堆金 资助项A(CX07B」17z)作者简介:魏海峰(198I-) ?男?山东泰安人?博上研究住(wh(21@ 126.com).主要从W电力电子与电力传动控制研究? 李萍萍(1956—).女?浙江宁波人■教授?博十生导师(lipingpg ujs. edu. cn) ■主姿从昭农业I:程方面的研究?江苏大学学报(门然科学版)第31卷产生的换相转矩脉动,可引起电机抖动、噪声,限制 了该类电机的应用范围?文献[5]分析了 4种常用 调制方式对换相转矩脉动的彫响,指出PWM-ON方 式下的换相转矩脉动最小.基于PWM-ON调制方式,文中拟从调节换相区 开通相与关断相电流变化率一致的思想出发,设计 无刷直流电机収电流调节器控制方案?以此对开通 相与关断相的电流分别进行控制,维持换相过程中 年换相电流的稳定,以抑制换相转矩脉动;同时?利 Matlah软件对理论分析的仃效性进行仿贞验证.1电机换相过程分析式中i.,Z 为三相相电流;%为b相绕组端电压; A;.为相反电势幅值江和M分別为绕组相自感和互 感?根据式(1),(2)可知,换相区关断相和开通相的 电流变化率不同,使得非换相电流在换相区发牛?变 化,引起『转矩脉动?因此,可通过调节换相区两换 相绕组的电流变化率相等?维持非换相电流的稳定, 來达到抑制换相转矩脉动的H的.2变结构主电流调节器设计假设电机从“相换相至b相乂相为非换相.当逆 变器功率开关ill VT.,VT2导通换相至VI\,VT,导通 时』相绕组经VD4续流,c相继续导通,b相开通且进 行PWM调制.电机正常导通区和换相区的电流通路 如图1所示,在换相区,三相绕组中都有电流通过.主电
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