无刷直流电机PWM调制方式与转矩脉动关系研究

无刷直流电机PWM调制方式与转矩脉动关系研究

微电机　2006年　第39卷　第1期(总第148期)

无刷直流电机PWM调制方式与转矩脉动关系研究

齐　蓉,周素莹,林　辉,陈　明

(西北工业大学,西安　710072)

摘　要:针对无刷直流电机的双斩和四种单斩PWM调制方式,分析调制方式对电机稳态转矩脉动的影响,建立稳态及换向过程中电机相电流及电磁转矩的数学模型。基于Matlab无刷直流电机的仿真模型,研究换向转矩脉动与各种单斩PWM调制方式的关系。

关键词:无刷直流电动机;转矩脉动;仿真;脉宽调制;数学模型

中图分类号:TM361　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-6848(2006)01-0058-04

TheRelationBetweenTorqueRipplesandPWMModesofBrushlessDCMotor

QIRong,ZHOUSu-ying,LINHui,CHENMing

(NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)

ABSTRACT:ThispaperanalyzesthedifferentPWMmodes(singlechopPWMmodesanddoublechopPWMmodes)influenceonthestatictorquerippleinBrushlessDCmotor(BLDCM)controlsystem.Themathematicmodelsofphasecurrentandelectromagnetictorquearederived.BasedonMatlabBLDCMmodules,therelationbetweenfourPWMmodes(Hripplesarediscussed.

KEYWORDS:BrushlessDCMotor;Torqueripples;Simulation;PWM;Mathematicmodels

pwm-L

on,H

on-L

pwm,on

pwm,pwm

on)andcommutationtorque

0　引　言

无刷直流电动机(BLDCM)由于转矩脉动较大地限制了其在高精度伺服系统中的进一步应用。因此,分析其转矩脉动产生的原因及过程,寻找抑制转矩脉动的解决办法成为提高BLDCM伺服性能的关键。

PWM调制方式通常分为双斩和单斩两大类型。换相转矩脉动及稳态转矩脉动都与PWM调制方式有关[1-4]。由于BLDCM相电感的存在使电机换相时产生换相延时,形成电机换向过程中的转矩脉动,称为换向转矩脉动。本文针对双斩及Hpwm-Lon、Hon-Lpwm、onpwm和pwmon四种单斩PWM调制方式,研究电机稳态和换向时的电流和电磁转矩,分析转矩脉动产生的过程,比较各种PWM调制方式对转矩脉动的影响。

[5]

(a)三相六状态　　　　　(b)

双斩调制

(c)Hpwm-Lon　　　　　(d)Hon-Lpw

m

1　PWM调制方式对稳态电流和转矩

的影响分析

收稿日期:2005-04-28

航空科学基金项目(项目编号:04F53036)

(e)onpwm　　　　　　　　　(f)pwm

图1　PWM调制方式的输出波形

on

当无刷直流电动机反电势为梯形波时,系统采用二二导通,三相六状态的120°导通方式如图1(a)所示,双斩调制方式如图1(b)所示。四种单斩PWM