摘要：在分析電機運行原理和應用要求的基礎上，引用基于新型逆變器的無刷直流電動機雙模式控制方法，設計出無刷直流電動機雙模式控制器，基速以下采用雙閉環控制方法，基速以上采用弱磁擴速控制方法．．仿真和實驗驗證該方案可行，實現無刷直流電動機在寬速度范圍內穩定工作。
    關鍵詞：無刷直流電動機；雙模式；雙閉環控制；弱磁擴速O引  言傳統的尤刷直流電動機控制方法使用開環控制、速度閉環或者速度和電流雙閉環控制等，這些控制方法只適用于基速以下控制，無法實現弱磁擴速。
    在一些需要寬速度范圍的場合，要求電機既能夠在基速以下(恒轉矩范圍內)工作，又能夠在基速以上(恒功率范圍內)工作，本文引用的基于新型逆變器的雙模式控制方法能夠滿足這個要求。
    1雙模式控制的原理無刷直流電動機雙模式控制是指電機在兩種工作模式下運行，即雙閉環控制模式和弱磁擴速控制模式：當電機在基速以下運行時，系統要求電機有較好的調速特性，使用雙閉環控制策略能夠獲得較好的轉速和轉矩特性；當電機在基速以上運行時，系統要求電機能夠在基速以上穩定運行，使用弱磁擴速控制策略叫‘以實現這個要求”。
    無刷直流電動機雙閉環控制比較成熟，在此不再贅述，下面洋細介紹弱磁擴速控制。
    由于元刷直流電動機轉子勵磁不可調節，因此無刷直流電動機弱磁擴速控制實班起來比較困難。
    日前研究較多的控制方法有：相位超前法“。，但是這種控制方法會導致電機電流過大。；改變電機的轉子結構，用復合轉子結構的無刷自：流電動機并結合相應的控制方法能夠獲得一定的弱磁擴速效果，但是這種方法同時增加了電機設計的難度’’；基于瞬時無功功率的無刷直流電動機弱磁控制”“，此方法需要實時計算瞬時的無功功率，岡此對cPIt的實時計算和數據處理能力要求較高，同時需要檢測電機三相的電流，因而對控制器硬件要求較高，而且擴速效果電一般，只能到基速的兩倍左右。
    為r獲得更好的控制性能，在電機的本體結構小能改變前提下，只能通過控制來實現弱磁擴速。
    本文在借鑒前人研究的基礎上，引用基于新型逆變器的雙模式法成功實現了表貼式無刷直流電動機的弱磁擴速控制。
    雙閉環模式法與傳統電流相位超前法的區別在于逆變器的電路結構，其電路結構如圖l所示。其中vTl～VT6為主開關管，VT7～VTl2為起阻斷不應導通相中電流作用的開關管，D1～D12為續流二極管。雙閉環控制模式時，主開關管VTl～VT6作用于傳統三相橋工作原理相同，VT7～VTl2則全導通。弱磁擴速控制模式時，主開關管VTl～VT6作用小變，VT7～VTl2則根據需要而導通或者關斷。
    如圖2所示，當霍爾信號Ha、Hb、Hc的電平值分別為低、低、高時，VTl、vT6導通，其余斷開，日c相反電勢大于』相反電勢；此時如果vT9是關斷的，那么c相無電流，因為VT9管阻塞了原本會出現的電流回路；此時若VT9導通，c相與A相反電勢的相互作用使c相產生電流，會導致電機電流大大增加。同理可知，在其它相位超前角和不同霍爾信號下，分別有對應的開關管阻斷相應相的電流，從而抑制電機的功率回饋，進而限制電機內部電流。
    因此，使用雙模式逆變器就能夠避免普通干日位超前法引起的電機電流過大的問題。
    2仿真針對以上分析，本文利用MATLAB／simulink來驗證雙模式逆變器能夠實現弱磁擴速。仿真模型中所用到的電機參數：永磁體產生的磁鏈為0.175 v·s，定子相電感為0.008 5 H，定子電阻為2．875n，極對數為4，摩擦系數為O.001 N·m·s，轉動慣量為O.000 8 kg-m2。
    仿真模型中所用的控制方法為相位超前法，分別對使用普通三相逆變器和使用雙模式逆變器兩種情況進行仿真分析。仿真時的直流母線電壓設為200 V，PwM占窄比設為1。使用普通三相逆變器且給定轉矩為1 N-m時、不同相位超前角度下的電機轉速、電機電流和擴速倍數對照表如表l所示；使用雙模式逆變器且給定轉矩為1 N·m時、不同相位超前角度下的電機轉速、電機電流和擴速倍數對照表如表2所示。為保證電機產生一定的電磁轉矩，取相位超前角****值為80。。
    由表1和表2可知，使用普通三相逆變器時，增加相位超前角時電機的轉速也增加，同時電機電流也會迅速增大；使用雙模式逆變器時，增加相位超前角時電機的轉速也增加，電機電流增大并不多。
    3實驗與數據下面通過實驗來驗證前向的分析和仿真結果。
    無刷直流電動機雙模式控制器采用的主控芯片為微芯公司生產的dsPIc30F4011，逆變器中的電力電子開關器件為IR公司生產的IGBT，型號為IRG4BC30KD．實驗所用的電機的轉速額定值2 000 r／mtn，****2 500∥min，額定電流為4 5 A，額定轉矩4 N·m，****轉矩12 N·m，轉動慣量為0．68×10-3kgm2，極對數為4。為實驗方便，這里取直流穩壓電源作為母線電源，母線電壓取50 V，那么此時電機的額定轉速(即電機的基速)約為390 r／min，額定功率約為163 w。
    當給定轉速小于基速時，使用雙閉環控制，通過控制PwM 占空比來調節電機轉速，不需要使用相位超前控制；當給定轉速大于基速時，使用相位超前控制，通過控制相位超前角來調節電機轉速。

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