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无刷直流电机的转矩波动

2021-3-15 9:50:10      点击:
永磁无刷直流电机具有调速方便、结构简单、维护简便、电磁污染小、功率密度大等优点,在伺服系统及小功率拖动系统中得到了广泛的应用。
然而,由于电机本身结构以及馈电系统等方面的原因,无刷直流电机具有较大的转矩波动,这限制了其在精密传动和大功率驱动等系统中的应用;另外,转矩波动导致电机振动加剧,噪声增加,也影响了电机寿命。

制转矩波动一直是永磁无刷直流电机控制的重要内容。按转矩波动产生的原因,可分为:电磁因素引起的转矩波动、电流换向引起的转矩波动、齿槽引起的转矩波动、电枢反应影响和机械工艺引起的转矩波动等,其中前 3 者对转矩波动影响较大。

针对不同的原因,国内外许多学者作了大量的研究工作。对于齿槽转矩产生和削弱方法,采用定子斜槽的方法可取得较好效果。对于换相转矩波动,从 3 个不同的状态作了详细的分析,指出换相转矩波动与反电势和电源电压以及转速之间的关系;针对换相时总电流下降的现状,采用电流反馈、重叠换相以及人工智能算法等方法维持换相时总电流不变以抑制换相转矩波动

对电机的相电压和相电流进行 Fourier 级数分解,针对转矩谐波进行补偿。对电枢反应引起的转矩波动做了分析,并在设计磁路和换相控制两个方面提出了削弱电枢反应对转矩波动的影提出利用转矩观测器间接转矩反馈方法,即利用反电势、相电流、电机转速作为输入信号,波动转矩作为输出信号构成波动转矩观测器,实时在线估计转矩大小的变化,针对不同的情况作相应的补偿。将直接转矩控制的概念引入无刷直流电机控制系统中,其对转矩波动的抑制取得了较好效果。

总之,引起无刷直流电机转矩波动的因素很复杂,针对不同的情况可采用相应的控制方法,各种方法都有自己的优缺点和适应的场合,在不同环境下针对不同的要求,可以采用不同的方法。

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