基于准Z源直流变换器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制若干关键问题研究

【摘要】：永磁无刷直流电机具有转矩输出大、效率高、响应速度快、寿命与可靠性高等特点,因此在办公自动化、数码电子、工业控制、汽车领域以及医疗设备等领域有着广泛的应用。但是采用方波驱动的无刷直流电机存在有转矩脉动问题。对于高精度高可靠性要求的系统,如何抑制转矩脉动则是衡量其性能的重要依据。近年来,通过增加前级直流变换器,调节在换相期间的母线直流电压,成为抑制换相转矩脉动的控制方法之一。本文首先阐述了无刷直流电机换相转矩脉动产生的几种原因,对换相期间相电流出现的几种情况进行了分析,验证了增加前级直流变换器来抑制换相转矩脉动方法的效果,建立了抑制转矩脉动所需的换相电压,换相时间的参数模型。同时简单介绍了准Z源直流变换器的工作原理及其特点,并对变换器的电子元器件参数设计提出了参考方案。接着,在MATLAB/Simulink环境下对无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法进行仿真,对获取的实验数据进行分析。仿真结果证明,该电路能够动态的抑制换相转矩脉动,稳态情况下转矩脉动可以减少到8%以下,同时能够适当提高平均输出转矩。最后,搭建了基于STM32控制芯片的无刷直流电机控制电路,详细的介绍了硬件电路各个部分结构以及参数设计方法,换相转矩脉动抑制的软件控制算法,分析了不同转速情况下的相电流波形。实验结果证明本文提出的无刷直流电机转矩脉动抑制方法可靠有效。
【关键词】：无刷直流电机 准Z源变换器 转矩脉动抑制 系统仿真 控制算法
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM33