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      文章標(biāo)題:方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的模型及仿真
    回復(fù)文章
    作者:vivan2254  發(fā)表時(shí)間:2010-5-5 9:48:21
    方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的模型及仿真
    童良忠  (浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院)
    陸永平  李鐵才(哈爾濱工業(yè)大學(xué))
     
     
     
        (摘  要)本文建立了方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)杌的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)所建立的模型,用龍格一庫塔方法和編制fortran語言程序,采用計(jì)算機(jī)對電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電樞電流、電磁力矩及轉(zhuǎn)速進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。并通過計(jì)算,分析了電樞繞組電感的大小對電樞電流、電磁力矩的影響。
        (敘  詞)無刷電機(jī),直流電動(dòng)機(jī),模型,仿真,方波,驅(qū)動(dòng)
    o  引  言
        無刷直流電動(dòng)機(jī)是一種電子換向的新型直流電動(dòng)機(jī)。按驅(qū)動(dòng)方式,無刷直流電動(dòng)機(jī)可分為正弦波驅(qū)動(dòng)和方波驅(qū)動(dòng)兩種基本類型。由于方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)和正弦波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)相比具有控制線路簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)中。但是方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的力矩波動(dòng)較大,力矩波動(dòng)影響系統(tǒng)的定位精度。因此,有必要對電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁力矩及與之相關(guān)的各量進(jìn)行較為精確的計(jì)算和分析。本文首先建立方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,以常用的二相導(dǎo)通三相星形橋式無刷直流電動(dòng)機(jī)為例,對電機(jī)遠(yuǎn)行時(shí)的電樞電流、電磁力矩及轉(zhuǎn)速進(jìn)行仿真計(jì)算。并通過計(jì)算分析電樞繞組電感大小對電樞電流及瞬時(shí)力矩的影響。
    1數(shù)學(xué)模型
         方波驅(qū)動(dòng)無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是永磁結(jié)構(gòu),1定子是電樞。定子三相繞組在空間上互差120度,則三相繞組的電路方程為
    或?qū)懗扇缦滦问?/div>
    由于三相繞組對稱分布,所以
    則式(1)變?yōu)?/div>
    因而代入(2)得
    電磁轉(zhuǎn)矩為
         
    電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為
        
        以下推導(dǎo)電樞繞組反電勢的計(jì)算式。為簡化分析,假定
        a.電樞導(dǎo)體連續(xù)均勻分布于電樞表面;
        b.電樞繞組為整距,60度相帶分布;
        c.忽略齒槽的影響。
        設(shè)電樞導(dǎo)體和氣隙磁密分布的相對位置關(guān)系如圖1所示(圖中僅示a相導(dǎo)體)。
        根據(jù)導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢的基本公式得到,相繞組反電勢的表達(dá)式為
      
        以上求得的是臼的函數(shù),由于d0 =ωdt(ω為電角速度),因此具體計(jì)算時(shí)可將反電勢表達(dá)為時(shí)間f的函數(shù),或者將式(4)中的參量均化為函數(shù)。氣隙磁密分布既可通過磁場計(jì)算得到,也可通過測量得到。三相繞組軸線在空間上互差120度,故它們的反電勢在時(shí)間上也應(yīng)相差120度。
    2仿真實(shí)例
        以常用的二相導(dǎo)通三相星形橋式無刷直流電動(dòng)機(jī)為例,根據(jù)所建立的模型進(jìn)行仿真計(jì)算。這種工作方式的橋式驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。 
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