基于零矢量的BLDCM DTC换相转矩脉动抑制方法.docx

基于零矢量的BLDCMDTC换相转矩脉动抑制方法
摘要
本文基于零矢量的BLDCMDTC（DirectTorqueControl）换相转矩脉动抑制方法进行了研究。针对传统换相方式在高转速时出现的转矩脉动现象，提出了一种基于零矢量的控制策略。通过引入零矢量换相技术，实现了转矩脉动的有效抑制。同时，根据仿真和实验结果，对该方法进行了分析和评价。
关键词：零矢量；BLDCMDTC；换相；转矩脉动；抑制
Abstract
ThispaperstudiestheBLDCMDTC(DirectTorqueControl)commutationtorqueripplesuppressionmethodbasedonzerovector.Aimingatthetorqueripplephenomenonoftraditionalcommutationmethodathighspeed,acontrolstrategybasedonzerovectorisproposed.Byintroducingthezerovectorcommutationtechnology,theeffectivesuppressionoftorquerippleisrealized.Atthesametime,accordingtothesimulationandexperimentalresults,themethodisanalyzedandevaluated.
Keywords:zerovector;BLDCMDTC;commutation;torqueripple;suppression
一、绪论
无刷直流电机（BrushlessDCMotor，BLDCM）作为一种新型的电机，具有功率密度大、转矩系数高、噪音低等优点，在工业、汽车、机器人等领域得到了广泛应用。但是，在高转速时，由于电机端电压的变化速度较快，导致传统换相方式的转矩脉动现象明显，这对电机的控制和应用带来了不利影响。因此，实现BLDCM的转矩脉动抑制成为一项重要任务。
在BLDCM中，传统换相方式通常采用根据定子绕组电势间隔相位，在电机转子转过一个定子极间角度时切换电流方向的方式进行。由于电机在工作时，都存在一定的不平衡和失调，加之换相间隔相位固定，高速转动时转子与定子电势差增大，出现的换相转矩脉动影响电机的性能和稳定性。
因此，本文提出了一种基于零矢量的控制策略，通过引入零矢量换相技术，实现了转矩脉动的有效抑制。本文主要分为四个部分，具体内容如下：
二、BLDCMDTC控制
BLDCMDTC控制策略主要包括选择电机状态、电磁瞬间转矩计算、加速或减速电流计算和电机状态转移等。其中，选择电机状态主要有前向状态和反向状态两种，分别对应于电机输出正转矩和反转矩。电磁瞬间转矩是由电流以及电磁瞬间转矩系数决定的，可以根据电流数据以及磁场模型计算得到。加速或减速电流和换相时的电流大小决定了BLDCM的稳态运行情况。电机状态转移是指通过选择不同的电机状态实现BLDCM的转速调节和电机状态转移。
三、零矢量换相技术
零矢量是指向量和为零的情况，即绕组中两相或三相电流相等。在BLDCMDTC控制中，零矢量换相技术可以实现在电机运行时引入零矢量信号，从而有效抑制转矩脉动现象。具体实现方式是：当电机运行在高转速状态时，选择一个与电极矢量成90度的零矢量，通过变换电流方向实现换相，从而实现控制。
四、仿真与实验
为验证零矢量换相技术对BLDCMDTC控制效果的影响，本文进行了仿真和实验。在仿真实验中，通过Matlab对BLDCMDTC控制进行了仿真，结果表明引入零矢量换相技术有效抑制了转矩脉动，并提高了BLDCM的性能。同时，在实验中，对引入零矢量和不引入两种方式的BLDCMDTC控制进行了试验，结果表明引入零矢量换相技术的效果更好。
五、结论
本文对基于零矢量的BLDCMDTC换相转矩脉动抑制方法进行了研究。通过引入零矢量换相技术，有效抑制了传统BLDCMDTC控制中存在的高转速时的转矩脉动现象。仿真和实验证明了方法的可行性和优良性，具有较好的应用前景和推广价值。
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