一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法技术

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，具体为公开了一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法，步骤包括

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制的
，具体涉及一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法
。

技术介绍

[0002]无刷直流电机具有体积小
、
性能好
、
结构简单
、
可靠性高
、
输出转矩大等优点，然而无刷直流电机在换相时产生的换相转矩脉动，可引起电机抖动
、
噪声，因为无刷直流电机转矩脉动的问题导致了它在对输出转矩性能要求较高的领域中使用受阻
。
与齿槽转矩脉动相比，电流换相引起的转矩脉动的频率较低且幅值较大，是无刷直流电机转矩脉动的主要成分
。
因此，对电流换相引起的转矩脉动进行有效地抑制具有十分重要的意义
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的
技术实现思路
在于提出一种无刷直流电机转矩脉动抑制技术，包括以下步骤：
[0004]S1
：建立三相永磁无刷直流电机的数学模型；
[0005]S2
：在
S1
的数学模型中建立无位置传感器
BLDCM
双闭环模型；
[0006]S3
：在
S1
的数学模型中建立转矩脉动抑制模型；
[0007]S4
：通过
S2
和
S3
形成三个闭环反馈，实现无刷直流电机转矩脉动的抑制
。
[0008]优选的，所述
S1
中，三相永磁无刷直流电机的数学模型包括相互连接的开关管模块
、
检测换相模块
、
双闭环实时
PWM
生成模块和功率计算模块
。
[0009]更优的，所述开关管模块用于根据开关管的开闭控制无刷直流电机的转向；
[0010]所述检测换相模块用于检测无刷电机的三相电流是否过零点换向；
[0011]所述双闭环实时
PWM
生成模块用于生成实时
PWM
信号，控制开关管的开闭；
[0012]所述功率计算模块用于计算无刷直流电机输入功率和输出功率
。
[0013]优选的，所述
S1
中，三相永磁无刷直流电机的数学模型具体如下：
[0014]三相永磁无刷直流电机的端电压：
[0015][0016][0017][0018]其中，
U
d
为直流母线电压，
U
a
、U
b
和
U
c
分别为三相端电压，
e
a
、e
b
和
e
c
分别为三相绕组上反电动势；
i
a
、i
b
和
i
c
分别为流过
A、B
和
C
三相的电流；
L
M
为相电感，
R
为相电阻；
[0019]在无刷直流电机中，电磁转矩的公式如下：
[0020][0021]其中，
T
e
为电磁转矩，
T
ev
为
t
时间的平均转矩，
β
为转矩角，
t0表示初始阶段，为功率未达到限制值，开关管打开阶段；
t2表示结束阶段为功率到达限制值，开关管关闭阶段
。
[0022]优选的，所述
S2
中，根据无刷直流电机电压构建中性点，通过开环启动结束时反电动势判断所在相，
30
电角度所需时间
T
为
[0023][0024]其中，
W
n
为电机转速，
p
为绕组的极对数
。
[0025]优选的，所述
S3
中，通过控制波形
PWM
生成，达到双闭环控制，具体计算公式如下：
[0026]T
e
＝
k
sp
Speed+k
si
Speed
[0027][0028]PWM
＝
k
ip
I+k
ii
I
[0029]其中，
T
e
为电磁转矩，
I
为母线电流，
PWM
为双闭环输出时宽度，
k
t
为转矩常量，
Speed
为转速差，
k
sp
和
k
si
为无刷直流电机转速环的
P
参数，
k
ip
和
k
ii
为无刷直流电机电流环的
I
参数
。
[0030]更优的，所述开关管模块包括六个
N
沟道
IGBT
，通过
PWM
信号控制开闭，采用
30
°
的导通方式，每次导通有两相绕组有电流通过，另一相不导通；开关管模块将母线电压及母线电流反馈到功率计算模块中，通过检测换相模块中检测到
PWM
信号是否有过零点，判断其信号是否需要换相，若过零点则需要换向，反之则无需换向；控制双闭环实时
PWM
生成模块生成实时
PWM
信号驱动开关管，随后将无刷电机输出的转速发送到功率计算模块
。
[0031]优选的，所述
S3
中，还包括：
[0032]设置微控制器用于调制，设置用于调节直流母线电压的
Cuk
变换器，所述的
Cuk
变换器与逆变器相连
。
[0033]优选的，通过使用无刷电机输出的转速和初始给定速度进行反馈闭环控制，具体包括：
[0034]通过给定初速度，预设无刷电机输出的转速，若无刷电机输出的转速不符合预设的输出误差范围内，则通过调节初速度达到预设无刷电机输出的转速
。
[0035]本专利技术与现有技术相比，还存在以下优点：
[0036]本专利技术在传统无位置传感器抑制无刷直流电机转矩脉动上，增加为三闭环闭环控制，通过仿真实验证明
,
该方法相较于传统的单闭环和双闭环控制系统
,
能够更好抑制电机启动时所产生的转矩脉冲
,
使得电机运行过程更加平稳高效，而且实施成本较低
。
附图说明
[0037]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图
。
[0038]图1是本专利技术一种无刷直流电机转矩脉动抑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，包括：
S1
：建立三相永磁无刷直流电机的数学模型；
S2
：在
S1
的数学模型中建立无位置传感器
BLDCM
双闭环模型；
S3
：在
S1
的数学模型中建立转矩脉动抑制模型；
S4
：通过
S2
和
S3
形成三个闭环反馈，实现无刷直流电机转矩脉动的抑制
。2.
根据权利要求1所述的一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，所述
S1
中，三相永磁无刷直流电机的数学模型包括相互连接的开关管模块
、
检测换相模块
、
双闭环实时
PWM
生成模块和功率计算模块
。3.
根据权利要求2所述的一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，所述开关管模块用于根据开关管的开闭控制无刷直流电机的转向；所述检测换相模块用于检测无刷电机的三相电流是否过零点换向；所述双闭环实时
PWM
生成模块用于生成实时
PWM
信号，控制开关管的开闭；所述功率计算模块用于计算无刷直流电机输入功率和输出功率
。4.
根据权利要求1所述的一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，所述
S1
中，三相永磁无刷直流电机的数学模型具体如下：三相永磁无刷直流电机的端电压：三相永磁无刷直流电机的端电压：三相永磁无刷直流电机的端电压：其中，
U
d
为直流母线电压，
U
a
、U
b
和
U
c
分别为三相端电压，
e
a
、e
b
和
e
c
分别为三相绕组上反电动势；
i
a
、i
b
和
i
c
分别为流过
A、B
和
C
三相的电流；
L
M
为相电感，
R
为相电阻；在无刷直流电机中，电磁转矩的公式如下：其中，
T
e
为电磁转矩，
T
ev
为
t
时间的平均转矩，
β
为转矩角，
t0表示初始阶段，为功率未达到限制值
,
开关管打开阶段；
t2表示结束阶段为功率到达限制值，开关管关闭阶段
。5.
根据权利要求1所述的一种无刷直流电机转矩脉动抑制方法，其特征在于，所述
S2
中，在无位置传感器<...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文栋，冯彪，王梦琦，臧凤敏，
申请(专利权)人：北京易动空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：