无刷直流电机驱动器的脉宽调制技术以减少换相转矩脉动

不计换相时间的条件下的无刷直流电机驱动器的脉宽调制技术以减少换相转矩脉动Yong-KaiLinYen-ShinLai学生会员，IEEE高级会员，IEEE国立台北科技大学电力电子中心台湾台北孝庄东路10608摘要-本文介绍了为无刷直流电机驱动器设计的三相脉冲宽度调制技术，以减少换相转矩。以前的方法相比，所提出的技术并不需要任何的扭矩观察员和减刑时间计算，这可能对电机参数很敏感，并需要更多的计算时间。换时间对所提出的技术是由一个简单的比较器电路组成的检测电路。基于FPGA控制的无刷直流电机驱动器以降低电流纹波提出的PWM技术，可显着降低电流纹波。指数条款-直流无刷电机，转矩脉动减少，换相转矩脉动I导言崖图严1寺（含A骡）显醒示反变电动现势和播相电清流的只无刷剖直流斜电机墓的理车想波挂形。察正如铲图绿1乏（修A兄）中貌所示美，目点前是抛平坦拌的波蛮形，泰这是课在与将反电李动势恼相，拳从而武使平火滑的堪扭矩什。然掩而，叼由于宿逆变饿器的栋电流睬转狡换率扬和减唤刑的荡限制塌，电麻流波装形是盖不平遇坦图纤所示栗。五1忘（简B纱）般。这丑一事吊实提蕉供了炎显着笔的转顿矩脉趁动，坡可高驴达平辞均转肌矩的超50茫％如骄[1吧]叹中解司决的技。茄提出蛇了一今些文罩件来惭处理薯这个孤问题锅。已龙经提缓出了骗一种灾电流趴控制鸣方法搞[2封]洒，以州减少鹿转矩搏脉动复。然洪而，败通过眠减刑热所造姻成的饺转矩炮脉动材是没踏有充注分考肯虑厕[2牛]厨。秘[派3]幼，通科过改造变直车流母迟线电雪压，渐这就甘需要吓额外蹄的直文流母摧线电真压控斜制电乡路和尺电容表器，虽从而吉增加拘了成获本，魔减少里换相框转矩枯。预训测电揉流的殊方法酿，这封就要带求电性机参趋数显丰示在乱[4纪]敞，以爷减少器换相酒转矩掘脉动衣。正逝如图跌所示册。藏1画3[馆4]寸，结肝果似植乎不钩符合好理想爸的。娇在减侄刑，袭可减炎少换好相转饮矩脉虏动终[5串-售6]搁所示帆，通慈过改嗽变税标。然元而，坡两相冬PW潮M拍保留野在夺[5供-6凳]瞧限制浸减少乳转矩亚脉动不的贡杀献优[7块-8绞]读讨论翠。仪三相扛PW拦M律技术啊，以闷减少口[舒7-痒9]强的换社相转宿矩脉薯动。鸽无论榴是三睡相电秘流传颤感器状或转赚矩观稠测丹[7驰]颗和锡[8障]横分别横为改证变城P乐WM吵方法亏三阶谨段。点因此所，这鸽些无认论是释成本冒增加付或计斑算及哲参数友敏感锡性分文析的收结果润。院在梳[9铺]穿中头，三孟相键PW绕M信交换丹控制给交换限的时隆间是印通过样计算纯确定照。然冰而，销电机企绕组径的电临感需捞要换诞时间津计算命。请到在越[9牺]啦看（颠27赵）莫几个立PW洁M顺技术芬[1笔0-袖12帐]鸽已经岁提出爸了论消除应逆转欺直流朗母线餐电流泰或循旋环的罗无刷最直流穗电机毛驱动悔器的膀电流烫。这孙些研慎究成色果尚反未讨妻论润减少哄换向书无刷欺直流叨电机遍驱动察器的违电流天纹波松。在恶本文堵中，马为减玩少转竖矩脉吩动的说PW肃M俘技术辟建议墨。此叫外，致决定依减刑际期的袍检测凳电路盼。最晚后，吩实验飘结果困的形腐式基渠于砍FP摸GA赵的无痛刷直阳流电血机驱罩动器养显示腊，减墨刑电朵流纹宋波提眼出的哨PW卷M凯技术拼，可摇显着屈降低衡。抱（A禁）租理想参反电执势和环相电迷流萄(B糕)流实际举相电逐流，齿CH度2们图督1便。无纵刷直庆流电毅机的畜理想灶与实餐际波逼形柏II盈盲提出伐的交潮换扭沟矩降勉低的辈PW健M叙技术犬一种美新的仆用来稼减少乳三相麦无刷见直流练电机宇驱动皱换相湾转矩妨的脉木冲宽粉度调胳制技杆术被遣提出久。以吵前的龟方法盏相文比，惰所提搬出的菜技术赞并不痕需要妨任何杆的扭闻矩观外察员贞和减驻刑时爸间计克算，答这可本能是臂敏感赚的电互机拴参数巨，并岔需要蜘更多耕的计搏算时熊间。站换时置间对骄所提淹出的复技术遍是由晒一个貌简单兵的比或较器辽电路醋组驱成的连检测咽电路威。盛A.后基本祖概念错图执2兰显示炉了无焰刷直岩流电歌机驱交动器懒的框灵图。屡图朽3漂显示标了迟减少束换相扒转矩挠脉动论的基搁本思痰路。细正如侦图金3陈中炸所示鼠使用豪相变“气a宇”拴作为画非换戏相缎，相览“屈b概”遵为即薪将离误任的芒阶段早而丑相望“认c溜”涨为秧进入诵阶段穴，开基本扎思路纽是作筒为一猎个例套子，类保留邻同样蛛大小茎的电耐流转努换率芒而符明号相桐反的米传入割和传奴出的聚阶段椒。这危个基厘本的赤想法另，可跃以通份过控颜制在嫁交换捐时的其多少坑来实剂现涝图落4炉显示锅了建剩议胀的交怜换爷控制翻专议长充。在泡非减闻刑期腥间政（醉CP此=糠“扇L胸”长）裹，所刊需的诊导通凯时间究，狗“嫩TN督”妥，适惠用于饮PW民M滋控制副，在啄此期退间，让保喇留两酷相合PW餐M醋控制价。终“且TN摸”娱可以园从一袍个控慢制回久路，翠如速澡度控绩制环软和转钟矩控霉制回蔽路等钳，相妙比之框下，光派生趣，反肝过来称加钢倍佩，班“培TC倡1申”于和铃“乘TC蛛2序”陡，用吧于在床交换源期间桶（控姜制面之板的址“户H遥”党）和扰三相伴PW饲M兆控制兴应用喊，如迷图所葱示。搅4极。铜“授TC明1寇”供和揭“描TC丢2正”湖将在获下一融节派积生张图喷2剧无刷声直流被电机龄驱动赚器瘦图王3犯所提夺及技犁术的骄基本闲思想迎图桑4令雀提出玩的减锄少换役相转致矩的熟三相锄PW帐M恢控制魔在交隐换期圣间的冷tc闷1触an盈d哗tc丈2总的推雪导阴正如共图所持示。俩3仆，三告相绕落组傍的无粗刷直筛流电助机可休分为且非床交换搂阶段甩，底进入误阶段捉和在合交换牺时期谦传出饶阶段锐。非窜换相下电流而维照持在豆交换颠时期及。父传入械相电箭流铁随邪控制乒摆率点而堪增加衡相比构之下滨，目参前传吨出阶殖段降爸低在犁交换侍时期饼。以燥“勇tc公1”节an点d足“t是c2皆”零派生续的一迫般形弦式，释本文阔使用字阶段奉的附“爪X伐”赴，晌“油Y吉”脏和令“错Z阁”件代表何非换粉相，胀相传秆出和奔传入篇阶段罪，分甩别为房。此材外，阳表喉I洋显示矮“取X购”双，厉“抢Y孤”辱和须“奏Z揭”只的三笛相无界刷直督流电消机绕面组在张不同袖部门氏之间乞的关齿系。园表组I惹三相航绕组覆“磁x”毕,乌“y群”汇an管d年“z部”令之间冶的关颗系掩在部嫂门震2算的交般换期断，无药刷直么流电屠机的得电路茶如图凭5演（酒A凳）所劣示表，而啊信号迫是汗“播开奖”撒。根拼据表峡一，算无刷颈直流扒电机弯等效宴模型挑可以节得出另如图诚6统（一桂）如扎果绕波组电言阻被掘忽略雅。今图哄5润在部地门吓2见交换波期间选的无阶刷直扎流电异机的律电路锡图甩6弱图纷5峰的等普效电永路糟正如挺图渴6(犯A)种,垒(1迟)-刃(3敌)俊中的谨可以衔由倾基尔崭霍夫虹电压嘉定律疲导出料由能(雕1)偶-(筛3)逃,嫌中央馆抽头腔电压泄可以虏导出辨（匆4腔）芒代入承（叠1根）昨-河炭（支3喜），远每相左的电尊流转醉换率线可写骗为闭：请信号沫变为凑“屿关闭龟”余时，蝴无刷笔直流肿电机饭的电增路很如图房5末（像B建）。脱并且转图速5续（拍B兵）的凶等效疲电路覆正如盼图更6量（侍B脖）所蠢示。臭正如糠图彼6咱（脾B辰）鲜所示趣，乖（趴8恰）请-根抬（始10趁）由秒基尔岩霍夫购电压胃定律蜻可以结得出培：唐由（秆8陷）木—吩（拦10止）得析，丸中央司抽额屉电坛压可以被推垒导为缝把泉（齐11么）代斗入（爽8波）促-合宾（圣10类），叛每毁相坦电流饶转换富率可傍以写丽为：非平均树每相扫的电然流转件换率被可以挎写成针：对“延dc米1“细是部丘门扬2渴在交渣换期外间的暮占空狱比，烧它可办以被好定义答为（届18列），劝在（挡18记）中共，执“职Ts或”花代表桌开关送周期米为了滚保持剖相同纸幅度润的电卷流转袭换率彩而符涉号相好反爽的传诚入和域传出争的阶耍段狗可以勾得到微以下钓结果固：口此外总，合迁上时最间，胜“t闸c1弯”拿，在支交换墙时烦期可飞以被径推六导为俊假设趋，（庸20岸）可符以被相写成算：当惩同样幻，合咸上时越间惕“摔tc害2“挡，部辜门戒3退在交年换时面间可伍以被柔写成喷假设历，（佩22殖）可业以被桨写成惜C竭耳键建议慌的交买换时周间的饲检测呈电路王图划7垂显示瞧了扎交换击期检天测电衰路的友框图兆。传架出相汇“累断开泼”渗控制适用于岭这种盾检测果。图棕7乐（方B和）和狱图绝7潜（客C汉）显阻示零展电流休和零鞭电流扑条件葛。内在哨图毕7周（惹B巡）抓中墓，如蛛果传庙出相浆电流朋不为赛零，而比较猫器输膝出答“戴DY架P喝”早为认“剪高胜”货。喘反之龟当传连出相科电流普为零泰，军“牲DY烟P祖”虾为查“刘低钥”嘉如图根（坚C司）所辽示。乡因此滴，当插交换答期结奇束，跑“皇DY盘P问”垒的状姐态变真低，申从而监表明匪交换彻期。纠交换黑期间包，由撇“胆CP浮”拌在崭图鞋4灭中斑表示表，啄结束率时忠，捉比例疼会随释着所讨需的骡开通扒时间肥而改反变轿，粗“右tn强”堡如图呢4竿所示娃和抖两相复PW导M烟控制趣恢复筑。馋第三耗。实痕验结制果娃图滨8乔显示迁了基丢于抚FG愉PA匪的实顷验系故统。巨正如累图蛇8恭所示寒，直偶流母寒线电窄流反序馈电细流控高制。撕直流孟母线透电压讽和逆身变器选的开喊关频咐率为强24工V推和苹20帽千赫馆。图牌9铺显示毙提出以的方径法是止使用犁FP量GA雕实现吵框图区。正奶如图穿9翼所示皇，慌无刷朴直流揪电机译转速底的计灿算方偿法，稿通过惨检测址霍尔唇信号睡。根忘据图尖4终信号疗的商“循ch老op曾dn坟”绢用于雅产生凤PW猪M切信号苏时，当“换CP骡”虾=号“谅L剖”辫的。奏如篇“去CP徐”鼓变为烘“木H删”瑞，信细号绵“深ch五op执dc鲁”薄用于唇产生般PW宵M劣信号贪无刷晃直流饺电机乏的规适格载疑于附庆录。顿图佛10惹和轿图骆1选2酱显示驰终端包电压荡的测气量结雾果，护相电东流和老检测随减刑泥期间苍，建味议减踪少转婶矩脉吉动技窃术与糠方法虑。纹胁波电症流比旺较图众。停比较忌图干10兼（秃A情）杨中和徐图若1胜0嫁（想B群）达的纹水波电柳流牙，名其中践图旋10喜（束A到）没香有用挨所提绍的技奔术而促图券10舞（节B刻）有逮用。出很医显然缸所提顺出的滔技术剂，大暖大降蓄低纹逆波电粉流和挨电流嫂波形济几乎访是正耐方形币。其忽他当闻前命柱令午如永图序11蝴和图悲12保分别诵为浩0.臭5令定额肉和篮0.另2逮定额净时冬，可蚊以得归出类骗似的娃结果饿。湾这些嫂实验乌结果寻完全贞支持鞭建议共的技四术的摩有效烈性。愿图7应部除门2群,4虫和6已传出秒相交背换时驻的检棚测件电路倍图8缎箱基于董FG止PA陵的实出验系碎统拒图土9蛮FP虫GA咸中的躺框图办图1央0稻实验赶结果春CP玻暮望传数产图1槐1不实恶验结姜果库CP墙图1陪2冶实验漏结果螺CP当IV蜻.年结论台本文国介绍下了无耳刷直躲流电禾动机震驱动兰的三怖相脉短宽调革制技痒术，畅以减纳少换夹相转鹅矩。诱该技血术不葱需要好任何递扭矩闯观察吹员和讯换时段间的逐计算液，这武可能与是敏蚁感的滔电机筋参数疫和需土要更懒多的直计算歇时间型。所哨提出场的技张术拨交换扁时间驰由检哄测电慎路浑检测躲。实狗验结雨果表致明，蛋基于版FP患GA云控制冬依靠著PW蜂M耗技术怎的无扯刷直利流电线机驱蝴动器尸的换蜡向电座流纹痰波可阶显着烂降低肉。附录粱3巧φ白B购LD惑CM拳,陶L那=末遥0.毒6欧mH立,绣R岩=瞎0岭.3泪3凳,尘P占ra松te纠d蒜=柔7字0开W,脆I正ra廉te穴d和=睁3悟A呢.参考豪R.君C惜ar兰ls伸on拼,荒M.杂L孔aj腊oi厨e-除Ma申ze速nc印,炭an晶d弱J.择C斥.塞D.霞S捞.巡Fa影gu水nd前es境,凳“A劣na熄ly区si斩s散of拖t倚or绩qu佩e祸ri紫pp蛮le没d负ue掉t态o气p往ha宫se尤c钱om帐mu躬ta毫ti似on百i财n模br勉us虾hl尸es还s应DC树m村ac逃hi有ne础s,栏”臣IE扫EE仪T氏ra初ns予.体on牛I来nd哪us笼tr绍y乌Ap堪pl讽ic炕at佩io挺ns价,漏Vo两l.草2兽8,肆N弦o.匀3填,另pp拌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