年第期防爆电机()20085EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE第43卷(总第144期)无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法综述彭冠炎,杨向宇,张惺华南理工大学电力学院,广东广州(510640)摘要换相转矩脉动是无刷直流电机性能的主要缺陷,其降低无刷直流电机应用在伺服系统中的精度。为解决这个问题,很多有效的方法已经研究出来并详细地论述了这些方法。关键词无刷直流电机;换相转矩脉动;抑制;综述中图分类号TM301.2TM331文献标识码A文章编号100827281(2008)0520010204ReviewonMethodofPhase2ChangedTorqueRippleSuppressioninBrushlessDCMotorPengGuanyan,YangXiangyu,andZhangXingAbstractPhase2changedtorquerippleisthemaindrawbackofbrushlessDCmotor,whichreducetheprecisionofbrushlessDCmotorappliedinservosystem.Manyefficientmethodshavebeenstudiedtosolvethisproblem.Thesemethodsarediscussedinthispa2perindetail.KeywordsBrushlessDCmotor,phase2changedtorqueripple,suppression,re2view.电机转速及稳速的目的。开关器件在断开前、导0引言通后进行一定频率的斩波,控制换相过程中绕组无刷直流电机(BLDCM)以其体积小,效率和端电压,使各换相电流上升和下降的速率相等,可靠性高,输出转矩大等优点在航空航天、精密仪补偿总电流幅值的变化,从而抑制换相转矩脉器和设备、机器人等对控制精度要求高的领域中动。得到广泛的应用。高精度伺服系统要求转矩脉动三相永磁无刷直流电机工作于120°导通方[1]小,因此,抑制转矩脉动成为提高BLDCM伺服系式下时,常见的PWM调制方法有以下5种:统的关键。由于无刷直流电机相电感的存在使电(1)ON2PWM开关管导通120°期间,前60°恒通,后60°进行PWM调制。枢电流从一相换到另外一相的时候会产生延时,()开关管导通°期间前°进从而形成电机换相过程中的转矩脉动。针对这个2PWM2ON120,60行PWM调制,后60°恒通。问题,国内外研究人员提出了不同的解决方案。(3)H2ON2L2PWM上桥臂开关管保持恒通,本文详细论证了各种有效的换相转矩脉动的抑制下桥臂开关管进行PWM调制。方法,对各种方法进行了分类并分析了各种方法(4)H2PWM2L2ON上桥臂开关管进行PWM的优缺点。调制,下桥臂开关管保持恒通。1换相转矩脉动及其抑制方法(5)H2PWM2L2PWM上下桥臂开关管均进行PWM调制。永磁无刷直流电机的换相转矩脉动与直流侧换相期间的转矩公式可以表示电压的大小,电机运行的速度,反电动势大小,换2EmI02Emt1()相电流的上升率和下降率和调试的方式有Te=+2Vsa-Vsc-Vdc-4EmPWMωm3ωmL2关,下面详细分析各种方法是如何抑制由于换相(1)引起的转矩脉动。前面一部分为稳态分量,后面一部分就是换1.1脉冲宽度调制(PWM)法相引起的脉动分量,所以换相引起的转矩脉动为本方法的思想是BLDCM通过改变PWM占2Emt1ΔTe=(2Vsa-Vsc-Vdc-4Em)(2)空比来调节电压,改变电流和电磁转矩,达到调节3ωmL210年第期20085()防爆电机第43卷(总第144期)EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE文献[2]、[3]分析了换相转矩脉动与PWM2EIud-4EΔ()调制方式的关系,得出结论:在相同的平均电磁Te=5ω2(ud-E)转矩下,单斩方式比双斩方式的稳态转矩脉动对于低速下的转矩脉动,可以通过直接控制小,在相同的PWM占空比及相同的母线电压下,非换相相电流i并使其保持常量来消除。单斩方式的绕组电流稳态值要大于双斩方式的绕c1.2.2高速阶段(Ud<4E)组电流稳态值。在4种单斩调制方式中,PWM2高速时换相电流图如图2所示。ON调制方式的换相转矩脉动最小,因而常采用PWM2ON单斩方式来减小无刷直流电机的换相转矩脉动。1.2抑制非换相相电流脉动法这个方法思想是在换相期间使用模拟电路来间接控制非换相相电流的方法,即高速下降低续流相电流的下降速率,使其与上升相电流的上升速率相