无刷直流电机PWM调制方式与转矩脉动关系研究(3)

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)

Udc/2-E)/L的电流变化率衰减;对于单斩方式,绕组电流以-E/L的电流变化率衰减。显见,单斩方式下绕组电流衰减要小于双斩方式。一个状态内的A相平均电流可表示为:

IAV=

T

i(t)dt0aT

下绕组电流的稳态值。双斩和单斩方式下稳态电流脉动的仿真结果如图4所示。

(12)

(a)双斩方式下　　　　　　(b)单斩方式下

图4　稳态电流脉动仿真波形

式(8)～式(11)代入式(12)可得双斩和单斩方

式下的平均电流:

IdAV=

T

　　　　∫[I

d

DT0

(Idmin+

U/2-E

dc

t)dt+

T

DT

d

Udc/2-E

dmin+DdT

L

(13)

2　单斩调制方式下换向转矩脉动分析

2.1　上桥换相时的电磁转矩分析

在上桥换相过程中,pwm

on和H

pwm-L

Udc/2+E

　　　　-(t-DT)]dtL

DSTU/2-E

IsAV=(Ismin+t)dt+T0

　　　　∫[I

TDT

S

smin+

U

/2-E

DST

on调制方式有相同的续流过程,假设V1关断,V3为PWM调制,V2恒通,即从图1中的V1V2区间过渡到V2V3区间,则A相续流过程中电流回路如图5所示。

　　　　-L(t-DT)dt]

式中,IdAV为双斩方式下A相平均电流,Dd为该方式下PWM脉冲占空比;IsAV为单斩方式下A相平均电流,Ds为该方式下PWM脉冲占空比。由于在电流连续条件下上升和衰减的电流变化量 I相同,可得:

dcDdTLdc　=(T-DdT)L Id= !s=

dc

DsT=(T-DsT)LL

(a)V2、V3导通,D4续流

(14)

dcIdAV=Idmin+DdT2L Id2

Udc/2-E

IsAV=Ismin+DsT

2L　　

=Ismin+ Is

2　　=Idmin+

(

15)

(b)V2导通,V3关断,D4续流图5　上桥换相时A相续流过程的电流回路

A相续流过程中电机三相端电压平衡方程为[6-7]:

0RSUdc=0

00

ia

0R

0ea

0iaib+iUNUN

L00

0L0

00L

(16)

假设双斩和单斩方式有相同的母线电压、负载转矩和稳态电流值,即一个PWM开关周期内电流平均值相同,此时电机在这两种方式下的平均电磁转矩相同,反电动势E接近相同。据式(14)可得Dd>Ds,从而 Id> Is,这说明在相同的平均电磁转矩下,单斩方式比双斩方式下的稳态转矩脉动小。同理,在给定相同的PWM占空比及相同的母线电压

下,单斩方式下绕组电流的稳态值要大于双斩方式　　 Pib+eb+

iecUN

式中,S为V3的开关函数。

由式(16)整理得电机中性点电压UN为:

eiUN=3Udc-3i=∑a,b,c

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