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无刷直流电动机输出转矩纹波的分析

电流机具有良好的动态特性和简单的控制优点，所以它一直很受欢迎。然而，传统的直线电刷机采用了机械方法的方向，这限制了其应用。无刷直流无刷电机（blocm）具有交流电机的结构简单、直线动机的性能特点和高频率的应用。然而，无刷直流动机也存在较大的输出误差和限制输入。为了产生定向速度旋转，需要将方波电流连接到矩阵中。然而，由于电气阻力因素，不可能产生方波电流。实际的电流波形通常是梯形波，这就导致了无刷直流动机输出的输出曲线。分析指出，当定额静脉的宽调（pm）电压波形发生变化时，矩阵动脉可以减小。1星型无明确电压平衡方程分析时对电动机作如下假定:(1)电动机的磁路不饱和.(2)绕组通电时,该电流所产生的磁通对气隙磁通的影响忽略不计.(3)定子三相绕组对称并接成星型无中线方式,绕组电阻、自感和互感为常数(4)电机齿槽转矩已经消除.定子三相绕组电压平衡方程式为因假定各相绕组的电阻R,自感L及互感M等均分别相等,即则有式中ia,ib,ic=相电流,va,vb,vc=相电压,ea,eb,ec=相反电动势.因三相定子绕组为无中线的星形接法,故有因此从而(2)式可写成如写成状态方程形式,则有电磁转矩为电动机反电势正比于转子转速和磁链,即其中(P为极对数),ωm=机械角速度,ωr=电气角速度.2傅立叶级数展开绕组相电压为方波时假定电流波形也为方波,如图1所示.A相电压、电流及反电势分别用傅立叶级数展开,A相电压为其中因波形对称性an=0,式(10)中,V为输入电压幅值.(9)式成为A相反电势为A相电流为其中.A相转矩为总的输出转矩为其中从式(14)中可以看出输出转矩脉动主要是由6倍基频的纹波转矩产生的.3带开关角度小将(21)式代入(20)式,则有类似地,反电势用傅立叶级数展开,则如同式(11).转矩表达式分别见式(14)～(19)(为了简单起见,仍假定电流波形为方波).由式(14)～(19)可见,控制输入电压波形可以减小转矩脉动.平均转矩及纹波转矩均是开关角度α1,α2,α3的函数(α1,α2,α3的含义见图2),故适当地选择开关角度可以减小转矩纹波.4方波电压输入给定电机参数为V=24V,N=3900w,T=0.37N.m,I=6.6A,J=500g·cm.sec2,L=0.4Mh,R=0.7Ω.当采用方波电压输入,其转矩输出波形见图3.当采用PWM波形电压输入,并选择适当的开关角,使b5=e5及b7=e7,其转矩输出波形见图4.图中横坐标为时间,纵坐标为转矩.5dm电压波形比较图3和图4可以看到,定子

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