基于超前导通角的无刷直流机高速转矩性能地研究.pdf

go C交流传动技术 EACS798—15 基于超前导通角的无刷直流机 高速转矩性能的研究 许镇琳钟晓良韦榕王凯(天津大学自动化学院300072) 摘要：本文在此提出一种新的抑制无刷直流机高速时转矩性能下降的方法，理论 分析及仿真结果都表明了所提控制方集的可行性和有效性． 关键词：无刷直流机超前导通角 转矩性能 承了直流电动机优良的调速性能，在生产生活中得到了广泛应用。但Iiliiii运行时，随转速 增加无刷直流机在以下两方面发生了变化：(1)反电动势幅值增加；(2)定子绕组感抗由于频率 [蓼]=[善丢主][|；]+[工i“。cj}ML曼]屯；]+[；] c-， 其中。S沩每相定子的电阻；L为每相定子的电感；M为定子间的互感，在此忽略了转子位置 对电感的影响，杠=d／dt。电磁转矩为 t=0。i。+％i5+e，f，)／tu。 (2) 其中m。为电机的角速度。 图I 换相时刻相电压、反电动势、电流的相位关系图 由于电流换相时刻实际电流并非如给定电流上升那么快，由模型可女凡给定电流非零时， 是通过IGBT导通外加电压来实现实际电流值跟随给定电流值的，电流相当于外加电压通过 一惯性环节而得到。故实际电流较给定电流滞后，而且这～问题在高速时尤为明显，这是由 于惯性环节延迟时间是固定的，而随转速增加，虽一周期内导通电角度不变，但时间变短、 EACS’98一】5 C交流传动技术 造成相导通区间相当一部分用于换相，电流平均值下降，难于维持恒转矩运行状态。 从分析的～般性出发，选取电流从c相上桥换到a相上桥的换相过程。此时刻ki。为正， ib为负，为统一说法，此处所指电流增大减小均指绝对值而言。换相时刻端电压、反电动势、 相电流的相位关系如图l所示。 (1)阶段A(o≤硝y) a相正向，b相负向导通。可得方程 2(2V。一2e。一P6+P。)，3(￡一M) fdi。／dt m ～ 【di。／dt=(-v。～2e。+e。一e6)，3(L—M) |口相输入电压卜Ie相输入电压|=(V一4E+2mEcnt／x)／3 f。(o)=0,i。(o)=，一、Lp)=0可推得，=一CO(c：+√c；一2％q)／c。(4) f。(，)=口l，212c02+a2Y／oJ (5) 其中，c．=4mEo’／3(L—M协，c2=一(矿+2E)／3(L一吖)。 a．=一2mEco／3(L—M)tr；d2=2(z—F)／3(L一加。 (2)阶段Bp≤删≤历 此时至换相结束只有a、b两相导通，其中p角度对应a相电流上升至给定值，一，时刻。 可得方程 d7。／dt=(v。一P。一气)／2(L—M) (6) 口=，+脚(L，一f。(y))／a3 (7) 其电如=(y一2E)／2(L一Ⅳ)。 由推理可知在y时刻存在转矩脉动最大值，则相对于给定转矩的最大转矩脉动相对值表 达式可写为 AT％=}io(，)一olll,,y (8) 据以上得出的换相角与最大转矩脉动相对值的表达式，参照实际电机参数，编制程序得 出在∞·，1200r／minT,萨9Nm情况下换相角与转速的关系示于图2。最大转矩脉动值与转速 的关系示于图3。