無刷直流電動機轉矩脈動的抑制新方法
    沈艷霞，李發啟，紀志成
    (江南大學，江蘇無錫214122)
    摘要：無刷直流電動機固有的轉矩脈動限制了其應用范圍。通過分析無刷直流電動機的換相過程．采用非換
相相電流不變法。該方法保汪換相過程中非換相的電流恒定，從而有效抑制轉矩脈動。基于Simulink和PLECS對
系統的仿真，驗證了該方法的有效性和可行性。
    關鍵詞：無刷直流電動機；轉矩脈動；PLECS
    中圖分類號：TM33  文獻標識碼：A  文章編號：1004一7018(2008)09—0001—03
 0引  言
    永磁無刷電動機是隨著電力電子技術的發展而出現的一種新型電機，它具有響應快速、效率高、功率密度
火，調速性能好等一系列優點，現今已廣泛應用于各種調速場合[1]。固有的轉矩脈動缺點，限制了它在高精度速
度、位置控制系統中的應用。
    引起無刷電動機轉矩脈動的原因有三種[2-4]:齒槽轉矩脈動，因非理想反電勢引起的轉矩脈動以及換相轉矩
脈動。其中前兩種轉矩脈動主要是與電機的制造工藝和轉子磁鋼充磁不理想有關，可以通過對電機本體改造加以
抑制。換相轉矩脈動主要是在換相過程中由于逆變器是120o導通方式，電流是方波，開通相電流的增加和關斷相
電流的下降不同步，所以母線電流不是恒定值，這就引起轉矩的不等，即產生轉矩脈動。對于換相轉矩脈動現在
國內外已有許多研究方法一，例如文獻[5]中提到的電流滯環控制，通過控制開通相電流的上升速度，使其和關斷
相的電流下降速度一致，從而抑制轉矩脈動，這種方式主要適用在電機低速運行階段。文獻[6]中采用電流預測
法，根據各個速度段的電機換相的情況，分別對不同的速度段進行不同的控制。文獻：[7]中給出了電機在高速區
域減小換相轉矩脈動的控制規則，采用無差拍控制方法取得了較好的控制效果，但其采用的方法本質上為開環補
償，補償措施適應性差，在實際應用中并不一定能取得較好的效果。
    為削弱無刷直流電動機的轉矩脈動問題，本文提出采用非換相電流恒定法，根據保持非換相的電流恒定，計算
出換相過程中開通相的控制函數，使在換相過程中保持開通相電流上升和關斷相電流下降速度相同，即換相電流之
和等于非換相電流，保證菲換相電流恒等。不管在高速還是低速階段，只要控制函數計算正確，便能夠保證非換相
電流恒定，有效抑制換相轉矩脈動。
1無刷直流電動機換相轉矩脈動分析
    假設：(1)三相繞組完全對稱，氣隙磁場為方波，定子電流、轉子磁場分布皆對稱；(2)忽略齒槽、換相過程和
電樞反應等影響；(3)電樞繞組在定子內表面均勻連續分布；(4)磁路不飽和，不計渦流和磁滯損耗。則無刷直流電
動機的數學模型如下[8]:

   
    收稿口期：2007-03-13
    基金項目：江蘇省自然科學基金(BK2007540)