（电机与电器专业论文）无刷直流电机转矩脉动抑制研究.pdf

r e s e a r c hi nt o r q u er i p p l er e d u c t i o no fb r u s h l c s sd cm o t o r a b s t r a c t b r u s h l e s sd em o t o r sw i t ht r a o e z o i d a lb a c k - e m fh a v eb e e nw i d e l yu s e dd u e t ot h e i rh i g hp o w e rd e n s i t ya n de a s yc o n t r o lm e t h o d 。w h e nt h ec o m m u t a t i o no c c u r s ， t h et o r q u et i p p l em a yb eg e n e r a t e di nt h i sp e r i o db e c a u s et h ec o m m u t a t i o nr e q u i r e s af i n i t et i m ed u et ot h ei n d u c t a n c ea n db a e k - e m fa l s o i ft h em a c h i n eh a sa n o n i d e a lt r a p e z o i d a lb a c ke m f , t h et o r q u er i p p l ea p p e a r se v e nt h o u g hr e c t a n g l e c u r r a n t sa r ef e d t h e s et o r q u er i p p l e sh a v em a d eb l d c ml e s ss u i t a b l ef o rh i g h p e r f o r m a n c ep o s i t i o na p p l i c a t i o n s i n t h i s p a p e r , t o r q u er i p p l es u p p r e s s i o n t e c h n i q u e sh a v eb e e ns t u d i e di nd e t a i l sa n ds o m en o v e le f f e c t i v em e a s u r e sh a v e b e e np r o p o s e d a tf i r s t ，t h ed i s s e r t a t i o na n a l y s e st h ep r i n c i p l e s ，t h eo p e r a t i o nt h e o r ya n dt h e c o n t r o lt e c h n i q u e so fb l d c m t h e n ，t h ee f f e c t so nt h et o r q u er i p p l e si n d u c e db y t h ep w mm e t h o d sa r es t u d i e d a n dt h ec o n c l u s i o n sa r er e a c h e d ：t h ec o m m u t a t i o n t o r q u er i p p l ev a r i e sw i t ht h er o t o rs p e e d ；t h ec o m m u t a t i o nt o r q u er i p p l e si nt h o s e p w m m e t h o d s ，i nw h i c ht h eu p c o m i n gp h a s ei sm o d u l a t e d ，a r el o w e rt h a nt h a ti n t h o s ep w mm e t h o d s ，i nw h i e ht h en o n - c o m m u t a t i o np h a s em o d u l a t e d ；am e t h o do f r e s t r a i n i n gt h et o r q u er i p p l e sv a r y i n gt h es p e e da r ep u tf o r w a r d ；a tl a s t ，nm e t h o d o ft h et o r q u ec o n t r o la t t e n u a t i n gt h eu n d e s i r e dt o r q u ep u l s a t i o nf o rb r u s h l e s sd c m o t o rw i t h n o n i d e a lt r a p e z o i d a lb a c ke m fi sp r e s e n t e d - d i r e c tt o r q u ec o n t r 0 1 i n w h i c ht h ea p p l i e do u t p u tv o l t a g ei sc a l c u l a t e df r o mt h er e f e r e n c et o r q u ea n dt h e t o r q u eo ft h ep r e v i o u ss t e pi nt h et w o - p h a s ec o n d u c t i n gp e r i o da n dt h ei nt h e c o m m u t a t i o np e r i o d t h eb r u s h l e s sd cm o t o ri sm o d e l e db yu s i n gm a t l a b s i m u l i n ki nt h i st h e s i s ad s p ( d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r ) b a s e dc o n t r o ls y s t e mi sd e s i g n e df o re x p e r i m e n t a l u s e t h ev a l i d i t i e so ft h ep r o p o s e dm e t h o d sa r es t r o n g l ys u p p o r t e db yt h es i m u l i n k a n de x p e r i m e n t a lr e s u l t s k e yw o r d s ：b r u s h l e s sd cm o t o r ；t o r q u er i p p l e ；p w mm e t h o d ；d i r e c tt o r q u e c o n t r o l 插图清单 图l l 永磁无刷直流电机控制系统2 图1 2 三相反电动势、位置传感器和电流波形示意图2 图2 - i 永磁无刷直流电机的电路拓扑结构图1 2 图2 - 2 三相六状态控制常用p w m 调制方式1 6 图2 3 不同电流变化率情况下的电流脉动1 8 图2 _ 4 非理想反电动势示意图2 l 图2 - 5 非换相期间各种p 删调制方式下续流状态分析2 6 图2 喝换相期间l y w n l - o n 调制方式下续流状态分析2 6 图3 - i 控制系统仿真建模组成框图2 8 图3 2 无刷直流电机及其控制器系统的s i m u l i n k 模型2 9 图3 - 3 无利直流电机本体算法的建模3 0 图3 - 4s i m u l i n k 平台上逆变器和电机仿真模型3 0 图3 - 5p i - p w m 控制器的s i m u l i n k 模型。3 1 图3 - 6 转速铡量功能模块3 2 图3 - 7h型调制方式下的各种波形32_pwrl_on 图3 - 8h 肿咖型调制方式下的各种波形3 3 图鲫低速区转矩波形对比3 3 图3 - 1 0 高速区转矩波形对比3 4 图4 - lt m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 a 结构框图3 5 图4 - 2 无刷电机驱动主电路3 8 图4 - 3p 聪信号产生原理。4 0 图4 - 4 死区时间示意图4 1 图4 - 5 三相换向波形图4 2 图4 - 6 位置传感器正反转波形图4 4 图4 - 7 主程序流程图4 5 图4 - 8 中断子程序框图：4 6 图4 - 9 实验系统图4 9 图4 - 1 0 电机空载电机反电势和位置传感器的关系4 9 图4 _ l l 各种p 瓣调制方式电流波形，5 0 图4 - 1 2 高速区换相相电流波形对比，5 l 9 表格清单 表4 1 换向控制规则表( 正转) 4 3 表4 - 2 换向控制规则表( 反转) 4 4 i o 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果据 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得 盒g 墨王些太芏 或其他教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意 一懒铱畛一飙加 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒目曼王些盘堂有关保留、使用学位论文的规定有权保留并 向国家有芡部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权盒胆王 些厶堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 0 4 e ( 2 - - 2 6 ) 【乙 4 e k ( 4 以 圈2 - 3 不同电流变化率情况下的电流脉动 ( 2 ) p w - o n 方式：如图( 2 2 - - 2 ) 所示，此时有8 0 = l 和茸= l 或0 ，代入 式( 2 - 2 4 ) 可得换相电磁转矩脉动值为 a t 2 嚣眠- 4 舶沪1 蛾= 面2 e t b ) 疋2 。 ( 2 2 7 ) ( 3 ) o n p w m 方式：如图( 2 - - 2 - - 1 ) 所示，此时有见= l 或0 和s 0 2 1 ，代入式 ( 2 - 2 4 ) 可得换相电磁转矩脉动值为 k = 嚣( - 4 既) 纠 乙= 嚣( 一- 4 b ) 以2 。 ( 2 2 8 ) ( 4 ) h - 州m b 锄方式：如图( 2 2 5 ) 所示，此时有疋一最= o 或l ，代入式 ( 2 2 4 ) 可得换相电磁转矩脉动值为 = 面2 e j 眠一4 瓦) 瓯2 以2 1 a = 筹( 一2 一4 乜) s o ；疋2 0 ( 2 - - 2 9 ) j d 厶 比较式( 2 2 7 ) 、( 2 2 8 ) 、( 2 - 2 9 可以看出，当( 4 e ，时，采用上述三种 p w m 调制方式，不论p w m 信号为有效电平“l ，还是无效电平“0 ”，换相电磁转 矩脉动值均为负值，即整个换相期间平均电磁转矩将减小，无法通过p 哪调制方 式来改善。其次，每一种调制方式下，p w m 信号为有效电平“l 。时的电磁转矩脉 动值均小于冈m 为无效电平“0 ”时的转矩脉动值，因此当吃( 4 e 。时，为了尽 量减小转矩脉动，换相期间应采用恒通方式。第三，上述三种p w m 调制方式中， 当p w m 信号为有效电平“1 ”时，三者的转矩脉动值相同，而当p w m 信号为无效电 平“0 ”时，p w m o l l 方式产生的电磁转矩脉动值最小，因此，如果换相期间采用 相同占空比的p w m 信号进行调制，p w m - o n 方式最有利于减小转矩脉动。 当 4 e 时，由式( 2 2 5 ) 可知，抉相转矩脉动值为正值，如果换相期间 采用恒通方式控制。则乎均电磁转矩将增加，为了使换相期间电磁转矩保持恒 定，可以采用p w m 调制方式，通过选取适当的占空比来调节电磁转矩。以p w m o n 方式为例，当采用对称三角波方式产生p w m 信号时，一个p w m 载波周期内电磁转 矩的平均值保持不变，以平均电磁转矩为界的上下两个三角形的面积应相等， 由此可得出所需的占空比d 的大小为 舞以。已) ，三id = 轰( 憾) ；( 1 一d ) ( 2 - - 3 0 ) 解上式可得到保持恒定电磁转矩所需的占空比d 为 d = 二= 旦i( 2 3 1 ) 吃 由于占空比的取值范围为0 d l ，因此只有当k 4 e 时，才能通过调节 占空比的大小来消除换相转矩脉动，当吃( 4 b 时，保持d = i ，即采用恒通方式 控制，才能尽可能减小换相转矩脉动，这与上面直接分析换相转矩脉动值得出 的结沦是一致的，用占空比来表示更直观。 2 2 3 重叠换相对换相转矩脉动的影响 上一小节的分析表明，在正常换相条件下，只有当直流母线电压 4 e 时，才能遁过明h 调制方式来消除换相转矩脉动，对于一定的无刷直流电机控制 系统，直流母线电压为定值，反电动势系数也是定值，要使上述条件成立，电 机必须运行于低速区，虽然电磁转矩脉动产生的速度波动在低速区最为明显， 但是事实上，上述条件是很苛刻的，只有很窄的一段低速范围才能满足要求， 为了在较宽的调速范围内都能有效减小抉相转矩脉动，有必要寻求一种改进的 换相方法，使得当艮 2 b ，换相转矩脉动值就为正值，此时通过p w m 斩波 控制，可以保持换相期间平均电磁转矩为恒值。 另一方面，从定频采样通过电流调节维持非换相相电流为恒值的要求来看， 在p w m 信号的两种开关状态下，非换相相电流的变化率必须相反，才能进行电流 控制。在正常换相时，采用p w m o n 方式控制下非换相相电流的变化率为 生：心吃弓驯三 出i 兰 【3 l s 。；1 s e = 0 ( 2 3 6 ) 当比 4 e 时，两种开关状态下，非换相相电流的变化率反号，即能够进 行电流控制，面 4 e 时，两种开关状态下电流变化率均为正值不能进行电流控制， 当吒( 4 e 时，两种开关状态下电流变化率相反，能够进行电流控制，当( 2 e 对，两种开关状态下电流变化率均为负值，也不能通过电流控制控制来维持非 换相相电流为恒值。这个结论与直接分析换相转矩脉动值得出的结果是一致的。 综上所述，在反电动势波形为理想梯形波的情况下，采用重叠换相法来抑 制换相转矩脉动的适用范围为2 e 4 e 。酌低速区。 2 3 非理想反电动势的直接转矩控制 上述分析是在反电动势为理想梯形波，其平顶宽度大于1 2 0 。电角，并能保 证换相期问三相反电动势为恒值的条件下得到的，即仅考虑由于相电感的存在 导致换相时三相电流不能突变而产生的换相转矩脉动。但是实际的b l d c i 中，反 电动势的平顶宽度不一定大于1 2 0 。电角。而且平顶并非恒等于e ，如图2 4 所 示。由此，换相期间，不但关断相的反电动势不是常数( 按一定的斜率上升或下 降) ，而且开通相的反电动势也位于斜坡区( 没有进入梯形波反电动势的平顶 区) ，即该相的反电动势也不是常数。这样，即使三相电流为1 2 0 。电角的理想 矩形波，但由于三相反电动势的缺陷，仍将产生很大的换相和非换相转矩脉动。 为了解决这个问题，这里我们提出了一种新的控制策略来消除非理想反电动势 的无刷直流电机的转矩脉动。它通过直接转矩控制，根据参考转矩和实际转矩 的误差来计算得到当前所需输出电压，而无需通过内环电流控制，无论是两相 导通区间还是换相区间都能起到很好的效果。 图2 - 4 非理想反电动势示意图 在这里，仍然采用前面对电机转矩分析时所做的假设和数学模型，并且假 设反电动势的波形是已知的，三相反电动势函数依次为g ，g 。，g 。，则三相反电 势方程如下所示： e o ( 0 ) = 乳( 口) ，( p ) = g a ，( 印= ( d ( 2 - - 3 8 ) 式( 2 3 8 ) 说明三相反电势可能具有不同的波形函数，其中一些因为制造 工艺而造成的误差也被考虑了进去。 下面分别以两相导通区间和换相期间来具体说明。 2 3 1 两相导通区间 仍假设以t l 和t 6 导通区间为例采取p w - o n 导通方式，则两相绕组的电压 平衡方程为 v 。c s o 一尹1 = 她+ 咯+ 吒 一；哦+ 嗉+ ( 2 3 9 ) 因为采样时间非常短，所以假设在采样时间内，为恒定值，并设 吒= ( 疋i 1 ) ，则由= 和( 2 3 9 ) 两式联立可得 哮= 堡2 + 堡4 一! 乎 ( 2 - 4 0 ) 忽略绕组电阻，可解得上式微分方程 乇= 圭辱+ 等一- 一- - - - - t “- ) 喁 ( z 叫) 。：屯初始值 产生的电磁转矩为 乙= 。一+ 岛) ，= 矗( 孚+ 等堑( p 。一) + 叠导c z 一蛇， 上式第二项代表前一步所产生的转矩r 在这里定义为乙。，那么在这次采 样结束之后，产生的电磁转矩乙必须等于设定的参考转矩乙。，从( 2 - - 4 2 ) 中就可以解出所需要的输出电压 k = 等掣+ 巳一一坚2 ( 2 4 3 ) 弛一) 。8 。 ：控制器采样时间 这样对于给定的参考转矩，输出电压可以由上一步产生转矩、反电势函数 和电机转速计算出来，而反电势函数是假设已知的，则非理想反电势下产生恒 定转矩所需要的输出电压就能够解算出来。 2 3 2 换相期间 两相导通结束后，紧接着将从t f l h - j t 2 换相，此时t 6 关断，续流二极管续流， t 2 开通- 在前面式( 2 2 6 ) 已经分析过随着电机不同的转速所产生的电磁转 矩脉动也不相同。甚至有正负之巨变，所以也相应的需要采取不同的控制措施， 为了分析方便，我们将换相分为低速和高速睡种情况来分别处理。 1 低速情况( 吃 4 e ) 三相电压方程如下 三项相加，解得 粤吨+ 哮+ 巳+ 等= 盹+ 鲁+ 气+ 。 一= 即嗉螺+ 。= 孚专一垡产 ( 2 4 4 ) ( 2 4 5 ) 将( 2 - - 4 5 ) 代入( 2 - 4 4 ) 中，号i 入变量以，缸，e ，经整理后可得三相绕 组电流的状态方程为 观+ 哮= k ，她+ 上鲁= ，趣+ + 上堕d t = 疋 ( 2 4 6 ) 其中 巧= 等粤一扣詈专 瓦专哮寺一；哮 疋= 一等一詈+ 等+ 詈一；巳 此解答过程与前面2 2 节论述相似，不再赘述，按照式( 2 - - 1 7 ) 得到产生电磁 转矩，然后让产生的电磁转矩乙等于设定的参考转矩乙可得出所需求的输出 电压 攻= 瓦3 百l 华专也+ e 。- 2 e o ) 4 - 纽止咛趔l ( 2 4 7 ) 2 高速情况( 比( 4 e ) 当电机处于高速运转时，仅仅按照正常换相，郎使占空比为l 也不能补偿转 矩的跌落，此时必须进行重叠换相。文献【4 l 】中对关断相电流的续流方向对 换相转矩脉动的影响进行了认真的分析，得出了造成换相转矩脉动最本质的原 因，我们基于此理论分析，选择了一种特殊的重叠换相方式，即对关断相进行 p w m 调制，而开通相和非换相相恒通，则三相电压方程为 等= 虬+ 咯+ + 。 一圪= 耽+ 上等托+ 。 一等= 趣+ 哮+ e c + 。 解得 。= 寺一半 三相绕组电流的状态方程和式( 2 - - 1 6 ) - - 样为 乇= 圭瓦+ ，= 圭瓦+ ，= 圭艮+ 其中 芷：堡+ 旦+ 二! 生刍垦 4 233 k b - - - 孚+ 半j) ( 2 4 8 ) ( 2 4 9 ) r 一：一兰生+ 堡+ 刍! 鱼二! 生 。 233 最后可解得 以= 去 学一划2 + 虹越掣 ( 2 5 0 ) 对于一台实际的电机而言，因为制造工艺及水平的问题，反电动势并非是 理想的梯形波形，而是在平顶部分的两端呈现一定的圆弧型，因此，造成的结 果是等效的平顶部分宽度要小于1 2 0 。，这样，因为平顶宽度小于1 2 0 。引起的 换相转矩( 减小) 脉动成分占据了比理想情况更大的成分，从而使低速下换相转 矩增大的可能性进一步减小，以至于在一定的供电电压下可能会在全速度范围 内不再出现换相转矩增大的现象，出现换相转矩都为减小的现象，如果出现这 种情况，并不表示以上的理论分析不正确。事实也证明，一般情况下，无刷直 流电机换相转矩多为减小的情况。 2 4 电流流向与检测 为使电机的相电流波形能迅速跟踪实际给定的电流波形，在无刷直流电机 的控制系统中必须进行电流控制，目前用的最多的是电流滞环控制方法。它实 际上是在电压型逆交器的基础上。增加了一个电流闭环环节，由电流的误差信 号来决定逆变器的控制信号的导通脉宽“。针对其开关频率不固定的缺点， 很多文献提出了多种限制最高开关频率的控制器，目前常用固定开关频率的电 流滞环控制方法。根据反馈信号的不同，电流又可以分为直流侧电流反馈控制 和交流侧电流反馈控制。直流侧电流反馈控制采样流过直流母线上的电流，仅 需一个电流传感器便可得到反馈电流信号，硬件结构简单。但是直流母线上的 电流不能完全反应电机实际相电流的波形，根据p 聊调制方式的不同，存在较大 差别。图2 5 所示是在非换相期间，不同的调制方式下，直流母线电流的状态 分析，图( 1 ) 是功率管t l ，t 6 上的p w m 信号有效时，绕组电流的流通路径，此 时直流母线电流就等于绕组电流；图( 2 ) 是下半桥调制，t 6 关断时绕组电流的 流通路径，此时直流母线电流为零，无法反映绕组电流的真实大小，o n - p w m 型 和h - o n l _ p w m 型调制方式都是这种续流方式：图( 3 ) 是上半桥调制，t l 关断 时绕组电流的流通路径，此时直流母线电流为零，也无法反映绕组电流的真实 大小，p w m 一0 n 型和h p w m - l o n 型调制方式都是这种续流方式i 图( 4 ) 是全桥 调制，t 1 ，t 6 关断时绕组电流的续流路径，此时直流母线电流的绝对值与相电 流相等。因此非换相期间只有p 蜘信号有效时，才能用检测直流母线电流的 方法来获得绕组电流的数值，当p w m 信号无效时，直流母线电流不能反映绕组电 流的真实波形 而在换相期间，由于三相绕组同时导通，不管采用哪种调制方式，也不管 p w m 信号有效或者无效，直流母线电流都无法反映实际三相电流的波形。图2 6 是换相期间，采用p w m o n 型调制方式下的续流状况分析，很明显，在p w m 信号有 效时，直流母线上的电流为开通相绕组电流，而当p w m 信号无效时，直流母线上 的电流为零。 ( i ) t f f t 6 闭合( 2 ) 下半桥调制，t 6 断开 ( 3 ) 上半桥调制，t 1 断开( 4 ) 全桥调制，t l ，t 6 断开 图2 - 5 非换相期问各种p w m 调制方式下续流状态分析 ( 1 ) p w l 】l - o n 方式，t 6 关断，t 2 开通 ( 2 ) p n o n 方式rt 6 关断，t 2 关断 图2 - 6 换相期间p 仰一o l l 调制方式下续流状态分析 由于我们需要控制电机在换相期间的相电流波形，来达到转矩控制的目的， 因此不能采用直流母线电流检测的方法，必须采用交流侧电流反馈控制方法， 直接用l e $ 电流传感器测量三相绕组的相电流，获得三相电流的真实波形。交流 侧电流反馈滞环控制有三种主要方法“”，一种是由开通相的电流进行滞环控 制，一种是由非换相的相电流进行滞环控制，还有每相均由自己的相电流独立 进行滞环控制。前两种方法只需一个滞环比较器，第三种需要三个滞环比较器 由文献【3 6 】可知，每相独立进行电流滞环控制效果最好，而由非换相的相电 流进行滞环控制，效果接近三相独立控制，从简化控制系统考虑，采用由不换 相的相电流进行电流滞环控制的方法来实现所需的三相电流跟踪，由于只有一 个滞环比较器，实现起来比较简单。本实验控制系统采用了三个电流传感器， 可以分别采样直流母线和三相中的两相电流，这样在算法实现上既可以采用像 【3 5 】那样算法比较简单的控制策略，也可以实现本文所提控制策略，虽然算 法稍微复杂，但控制效果要更佳。 2 5 本章主要内容小结 本章首先对无刷直流电机的数学模型进行了详细的推导和分析，并根据数 学模型，分析了无刷直流电机的换相转矩脉动产生的原因，并得出了转矩脉动 的解析表达式；然后通过对不同调制方式下的电枢电流分析，得出了不同调制 方式对转矩脉动的影响，并得出了以下结论： 1 ) 采用属于开通管进行p i m 调制而非换相管恒通类调制方式时所产生的换相 转矩脉动比采用非换相管进行p w m 调制而开通管恒通类调制方式时产生的换相 电磁转施脉动要小。 2 ) 在反电动势波形为理想梯形波情况下，当电机运行在 4 e 的低速区时， 换相期间非换相相和导通相保持恒通状态时转矩脉动为正，此时可通过p w m 调节 开关管的导通以控制相电流从而保持转矩恒定；当= 4 e 时，换相期间非换 相相和导通相保持恒通状态时转矩脉动为零；当电机运行在吃 4 e 的低速区时，可以采用p w m 斩波来抑制换相引起的电磁转矩脉动：当电机运行在y ： 4 e ，的高速区时，仅采 用p w m 斩波不能消除转矩脉动，此时只能采用重叠换相来抑制转矩脉动。 ( 2 ) 分别分析了1 2 0 。导通方式下p w l 4 调制方式，反电动势平顶宽度对转 矩脉动的影响。并锝出结论；采用属于开通管进行p w m 调制面非换相管恒通类调 制方式时所产生的换相转矩脉动比采用非换相管进行p w m 调制而开通管恒通类 调制方式时产生的换相电磁转矩脉动要小。 ( 3 ) 实际的电机中，反电动势的波形一般不是理想的梯形波，针对这种 实际情况，提出了一种新的控制策略一直接转矩控制，无论是换相还是非换相 期间都可以很好地消除转矩脉动。 ( 4 )根据无刷直流电机的数学模型，运用m a t l a b s i m u l i n k 平台搭建了无 刷直流电动机及其控制系统的仿真模型。并对本文所提抑制转矩脉动方法进行 了仿真，仿真结果证明了所提理论的正确性。 ( 5 )完成了一套基于t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 d s p 的永磁无刷直流电机实验控制系 统，实现了对永磁无刷直流电机的变频调速控制，并对一台实验样机进行了转 矩脉动抑制实验，实验结果表明，直接转矩控制方法能够很好地抑制和消除转 矩脉动，证明了理论的正确性，整个实验系统工作正常，功能齐全，还可以用 来做直流无刷电机的其他理论研究。 无刷直流电机的转矩脉动抑制技术与电动机的本体结构以及所采用的控 制方法密切相关，由于课题要求和时间限制，本文主要研究通过控制策略来抑 制换相转矩脉动，但仍还有许多问题亟需解决主要体现在以下几个方面： 1 采用直接转矩控制时，需要知道电机的反电动势波形以及电机的精确 位置，这就需要价格不菲的光电编码盘，而光电编码盘的价格就和整台电机差 不多，如何用另种方法建立一个经济、实用的直流无刷电机伺服系统。 2 t m s 3 2 0 l f 2 4 0 7 a d s p 是一款功能十分强大的微控制器，很适合于电机 控制，在对于d s p 本身的资源挖掘和功能利用上还需要进一步的研究。 3 在电机的运行过程中，影响转矩恒定的因素有很多种。本文主要研究 结合已知反电势波形和电流来控制转矩，实际上由于电枢反应等因素都有可能 引起反电动势波形畸变，如何突破当前控制理念寻找一种全新的控制策略来抑 制转矩脉动。 j 3 参考文献 1 张琛直流无刷电动机原理及应用北京：机械工业出版社，1 9 9 6 4 2 叶金虎，徐思海等无刷直流电动机北京：科学出版社，1 9 8 2 3 王兆安。黄俊电力电子变流技术北京：机械工业出版社，1 9 9 9 4 王季秩，无刷电机的现在与将来，微特电机，1 9 9 9 ，5 ：2 3 - 2 5 5 左旭坤，基于d s p 的无刷直流电动机伺服控制系统研究。合肥工业大学硕士学 位论文，2 0 0 6 。 6 b y o u n g - k u kl e e ，a d v a n c e dl o wc o s t a n dh i g i lp e r f o r m a n c eb r u s h l e s sd cm o t o r d r i v e sf o rm a s sp r o d u c t i o n t a x e sa & m u n i v e r s i t y , ad i s 鞭f 伽o ns u b m i t t e df o r t h e d e g r e eo f d o c t o r o fp h i l o s o p h y d e c e m b e r 2 0 0 1 ，u m i n u m b e r ：3 0 3 3 8 2 7 t a e y o n g y o o n , c o n 心o lo f p e r m a n e n t m a g n e t m a g n e t i r a t i o n p a t c e m a n d a n a l y s i s o i l e l e c t r i ca n d d y a a 血c c h a r a c t e r i s t i c s o f b m s l d e s s d c m o t o r u n i v e r s i t y o f c a l i f o m i a b e r k e l e y ，a d i s s e r t a t i o n s u b m i t t e d f o r t h e d e g r e e o f d o c t o r o f p h i l o s o p h y f a l l2 0 0 l 8 李朝东，微电机研究的最新动态与应用展望，微特电机，2 0 0 3 ( 1 ) ：3 - 6 。 9 s a t o s h io g a s a w a m , h i r o f u m ia l o # ，a na p p r o a c ht op o s i t i o ns e a m o f l e s sd r i v ef o r b r t l s h l e $ $ d em o t o r s ，i e e et r a n s a c t i o n so a i n d u s t r ya p p l i c a t i o n , v 0 1 2 7 n o 5 s e p t e m b e r o c o t o b e r , 1 9 9 1 。 1 0 孙立志，赵辉，陆永平，电动汽车中的电机驱动系统，电工电能新技术，1 9 9 7 ( 4 ) ：1 4 1 9 。 1 1 邓隐北，娄炎珍，电动汽车的电机驱动系统，河南交通科技，1 9 9 9 ( 2 ) ：5 9 6 3 1 2 王怡，胡元德，王义发等，国外电动汽车电机驱动系统发展评述，微电机， 1 9 9 7 ( 3 ) ：2 2 2 7 袁海林，燕进浩，微特电机市场动向和发展对策，徽特电机，2 0 0 1 ：3 - 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1 3 1 4 【2 2 】王晓明，王玲。电动机的d s p 控制凸习北京航空航天出版社2 0 0 4 【2 3 】习贺勋，基于i ) s p 的无刷直流电动机双摸控制及转矩波动研究。天津大学硕士 学位论文，2 0 0 4 。 2 4 1 任军军永磁无刷直流电机的转矩脉动抑制的控制策略研究，浙江大学硕士学 位论文，2 0 0 4 。 2 5 1 邱建琪，永磁无刷直流电动机转矩脉动抑制的控制策略研究。浙江大学博士学 位论文。2 0 0 2 年。 2 6 】k w a n g h e , o nh n l d o n g - j o o gs i n 【1 j o n g - s o ow o n , a n a l y s i so f s k c we f f e c t so nc o g g i n g t o r q u ea n db e m f f o rb l d c m i n d u s t r ya p p l i c a t i o n ss o c i e t ya n n u a l m e e t i n g ，1 9 9 1 。c o n f e r e n c er e c o r do f t h e l 9 9 1i e e e ，2 8s e p t - 4 0 c t 1 9 9 1 ：1 9 1 1 9 7 【2 7 l p a r kh a r t w o o n g , p a r ks u n g - j u n , a h nf i n - w o o , an o v e lo p t i m a le x c i t a t i o n s c h e m eo f b r u s h l e s sd cm o t o r i n d u s t r i a le l e c t r o n i c s p r o c e e d i n g so f t h ei e e e i n _ 【e r n n t i o u n ls y m p o s i u mo n , 1 9 9 9 ，2 ( 1 2 - 1 6 ) j u l y ：6 5 6 - 6 6 0 2 8 1 k i m t a e - s u n g ，a b ns u n g - c h a p ，h y u nd u n g s e o la n e wc u r r e n tc o n t r o l a l g o r i t h mf o r t o r q u er i p p l er e d u c t i o no f b l d cm o t o r s i n d o s t r i a le l e c l a o n i c s s o c i e t y t h e2 7 t ha n m m lc o n f e r e n c eo f t h e 艘，v o l u m e 2 2 9n o v - 2 d e e ： 1 5 2 1 1 5 2 6 2 9 】z e r o l gh ，g r a n td ，d a h n o l nn p e r f o r m a n c ep r e d i c t i o na n df i e l dw e a k e n i n g s i m u l a l i o no f ab m s h l c s sd cm o t o r , p o w e re l e c t r o n i c sa n dv a r i a b l es p e e d d r i v e s 1 8 1 9s e p t e m b e r 2 0 0 0 。c o n 诧i g l l c e p u b l i c a t i o n n o 4 7 5 ：3 2 1 3 2 6 ， 3 0 1g r e n i e r d ，d e s s a i n t la a k h r i f o ，l o u i s jp ，a p a r k l i k e t r a n s f o r m a t i o n f o rt h es t u d ya n dt h ec o n t r o lo f a no n - s i n u s o i d a lb r u s h i e s sd cm o t o r n d u s t r i a l e l e c t r o n i c s ，c o n t r 0 1 a n di n s t n n u e n t a f i o n ，p r o c e e d i n g so f t h e l 9 9 5i e e ei e c o n 2 1 “i t l t c m a t i o n a lc o n f e r e n c e 。2 ( 6 1 0 ) ，n o v 1 9 9 5 ：8 3 6 8 4 3 3 1 h j m - w o o n gp a r k ，s u n g - j a np a r k , y a n g - w o ol e e ，r e f e r e n c ef r a m ea p p r o a c hf o r t o r q u er i p p l e m i n i m i z a t i o n o f b l d c mo v e r w i d er m a g e i n c l u d i n g c o g g i n g t o r q u e i s l e 2 0 0 1 ，p u s a n ，k o r e a 3 2 】r c n a t oc a r