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              永磁直流无刷电机:换相转矩脉动和相位超前详解

              时间:03-16 18:11 点击:59

              反电动势为理想梯形波的永磁直流无刷电机,通以120°电角度间隔的方波电流,会有着恒定的转矩,且没有转矩脉动。而在非理想条件下会产生转矩脉动,主要有以下两种:

                 (1)相电流开通和关断时偏离所需的恒幅值电流指令会产生十分明显的换相转矩。

                 (2)逆变器输出电压的开关谐波产生了谐波电流,从而产生开关谐波转矩。

               

              当然还有其他类型的转矩脉动,例如由于永磁体和它们在装配中的不对称、气隙的偏心以及定位转矩等产生的,但这些都很少被提及。在给定的电机参数下,针对磁通分布的不对称和电流换相等因素,对换相转矩进行分析,并且给出分析结果。

               

              直流无刷电机


              直流无刷电机的弱磁控制与永磁同步电机的有些类似,都是利用电流的超前角控制。当电机的反电动势等于或超过逆变器输出能达到的相电压峰值值时,电机就开始使用弱磁控制。在这种模式下,注意到当电机反电动势等于或超过逆变器所能提供的峰值相电压时,电流控制器已经饱和,因而此时没有瞬时电流控制。因此仅有的办法是设法控制电压,使得反电动势比电压低时让电压的导通角超前。这发生在梯形波反电动势的上升阶段,以及从平直段或者是极大恒定值区域下降时。然后电流的导通角也被提前,结果导致电流的相位超前。在这里,将再次利用分析的结果去理解概念以及指导实际应用。通过考虑波形为理想梯形波的输入电流的基波以及磁通密度的分布来进行稳态性能的预测。但是实际上,尤其是在相位超前模式中,电流是外加电压的响应,因此需要通过估计它去获得转矩而不是假定它。这就需要永磁直流无刷电机和驱动器的动态模型,按规定对所需的输入电压进行编程,以便研究电机在任意速度下的瞬时转矩和电流特性。研究这些所需的电机驱动器的数学模型。注意评价具体应用时电机驱动器的实用性时需要用到转矩脉动因此在所有的条件下包括电流超前角模式中都需要计算转矩脉动。


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