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  文章標題:無刷直流電動機系統(tǒng)波動力矩的抑制方法
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作者:vivan2254  發(fā)表時間:2010-4-26 9:44:36
無刷直流電動機系統(tǒng)波動力矩的抑制方法
王  強  孫  力  陸永平(哈爾濱工業(yè)大學150001
 
 
摘  要  介紹幾種抑制無刷直流電動機系統(tǒng)波動力矩的主要方法,并對這些方法進行比較。
敘  詞  無刷直流電動機波動力矩抑制
引 
    無刷直流電動機系統(tǒng)具有良好的控制特性、大的峰值力矩和高可靠性等優(yōu)點,因而在高精度位置和速率系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,對于這類高精度系統(tǒng),波動力矩是一項重要指標,影響著速率和位置精度,因此抑制無刷直流電動機系統(tǒng)的波動力矩具有重要的意義,本文對抑制波動力矩的方法進行了分類介紹。
波動力矩的幾種主要抑制方法
    無刷直流電動機系統(tǒng)的波動力矩可分為兩種成分,即電磁波動力矩和齒槽波動力矩,對于表面磁鋼無刷直流電動機系統(tǒng),通過齒極配合和采用分數(shù)槽繞組結(jié)構(gòu),可以充分抑制齒槽波動力矩,波動力矩的主要成分是電磁波動力矩。電磁波動力矩主要是無刷直流電動機系統(tǒng)三相電流和反電勢的恒定分量偏差、幅值偏差、相位偏差以及諧波成分產(chǎn)生的。根據(jù)波動力矩來源于電流和反電勢偏差這一特點,可將抑制波動力矩的各種方法作如下分類。
諧波消去法
力矩前饋法
力矩反饋法
直接力矩反饋法
間接力矩反饋法
磁場正弦化設(shè)計法
2.1諧波消去法
    根據(jù)電磁波動力矩的產(chǎn)生原理,文獻[1]首先提出了必須根據(jù)氣隙磁密波形決定繞組電流波形,以消除電磁波動力矩,即諧波消去法。其主要的目的是消除電流和反電勢諧波成分產(chǎn)生的波動力矩,其基本原理如下:
    當無刷直流電動機系統(tǒng)電流或反電勢含有諧波分量時,系統(tǒng)的平均電磁力矩和諧波力矩可表示為:
 
    根據(jù)測得的或計算而得的各次電勢諧波成分,即可求解出****電流波形的各次諧波,從而得到了****電流波形,用它作為相電流參考信號,以抑制反電勢諧波產(chǎn)生的波動力矩,文獻[2]首先給出了這種方法的完整描述,文獻[3]介紹了獲取/mk的各種方法,原理上并沒有什么變化。文獻[4]計算了不同定子電流對/mk的影響,根據(jù)定子電流的數(shù)值,考慮電樞反應(yīng)對電勢諧波的影響,進而計算出該電流下的/mk。
    仿真和實驗研究表明,諧波消去法抑制較大的電勢諧波產(chǎn)生的波動力矩較為明顯,或者只可將波動力矩抑制于一定的水平。這是因為,該方法對電流調(diào)節(jié)器的帶寬有較高的要求,正常情況下,電流調(diào)節(jié)器無法使相電流完全復現(xiàn)電流指令中的各次諧波成分,因此,諧波消去法的作用是有限的。
2.2力矩前饋法
    力矩前饋法是諧波消去法的發(fā)展,諧波消去法本質(zhì)上是一種開環(huán)方法,力矩前饋法與諧波消去法依據(jù)相同的原理,即用電流的諧波成分消除電勢諧波成分產(chǎn)生的波動力矩。與諧波消去不同,力矩前饋法是一種實時、在線補漏方法。
圖1是一種典型的用力矩前饋補償方法抑制波動力矩的系統(tǒng)的原理圖,其基本原理是,建立反電勢或力矩觀測器,由同步旋轉(zhuǎn)參考坐標系下的狀態(tài)方程估計出電勢或力矩的諧波成分,根據(jù)電勢或力矩諧波計算出電流指令i和i中應(yīng)包含的諧波成分,控制三相電流產(chǎn)生相應(yīng)的諧波成分,抑制波動力矩。
    力矩前饋法比較復雜,對采樣、檢測電路的精度要求較高,需要快速的數(shù)字信號處理  器,實現(xiàn)困難,其方法和技術(shù)尚不成熟,仍處反饋方法抑制波動力矩的于研究階段,文獻報道也較少[5]。 
 
2.3力矩反饋法
    力矩反饋方法是以瞬時力矩作被控量,根據(jù)獲取的反饋力矩信號實現(xiàn)對瞬時力矩的直接控制,因此也稱之為瞬時力矩控制

 

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