关键字 |
| 速度控制器,反馈回路,无刷直流电机驱动(刷)。 |
介绍 |
| 使用的永磁电机有很多好处和优势然后电磁激发机器这是零激发损失导致效率高、结构简单、低成本更少的维护和高转矩或高输出功率单位体积。由于高功率重量比,高扭矩,良好的动态控制变速应用程序,没有刷子和换向器使无刷直流电机(刷),最佳选择高性能的应用程序。由于没有刷子和换向器没有机械运动部件的磨损问题[2],[3]。,更好的散热性能和运营能力在高速[4]使他们优于传统的直流电机。然而,无刷直流电机是一个更困难的问题比它刷副本的建模和控制系统设计由于其多输入自然和耦合非线性动力学。由于简单的控制、永磁无刷直流电机更接受用于高性能的应用程序。在许多这样的应用程序中,生产ripple-free扭矩是主要关心的。有三个主要的来源无转矩脉动生产:齿槽定位转矩,磁阻转矩,共同扭矩。齿槽转矩是由定子槽与转子磁场相互作用和独立于定子电流励磁。磁阻转矩是由相电感的变化引起的位置。 Mutual torque is created by the mutual coupling between the stator winding current and rotor magnetic field. In general, surface-mounted magnets are used in many high-performance BLDCM’s. Because the permeability of the magnet material is nearly equal to that of air, the effective air gap is enlarged by the magnet. This fact ensures minimum armature effect on the rotor field from the stator currents. If a BLDCM is designed with low saliency and either the stator slots or rotor magnets are skewed by one slot pitch, the effects of the first two torque components can be greatly reduced. Therefore, if the waveforms of the phase back EMF and phase current are perfectly matched, torque ripple is minimized and the mutual torque component is maximized. In this paper finally closed loop speed control is done by using PI controller and hysteresis current controller loop is added with speed feedback loop and it is observed that there is a reduction in the current ripple hence torque ripple are minimized. |
传动系统的建模 |
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答:无刷直流电机的建模 |
| 无刷直流电机的建模可以开发类似的方式作为三相同步电机。用永磁转子安装以来,一些动态特性是不同的。从转子磁链是依赖于磁铁。因此,饱和磁磁链是典型的这种汽车。任何典型的三相电机,无刷直流电机的结构是由一个三相电压源,如图2所示。源没有必要是正弦。方波或其他波——形状可以应用只要峰值电压不超过电动机的最大电压限制。类似地,无刷直流电机的电枢绕组模型表示如下。以下的假设。 |
| 1。电机在额定电流不饱和,因为它操作 |
| 2。没有与角转子磁阻的变化 |
| 3三个阶段是平衡的。 |
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| 在柯是emf常数和ω是机械转子的速度。 |
 图2无刷直流电机控制系统 |
| 力矩产生的永磁也影响由于梯形磁链。考虑到KT是转矩常数。产生的力矩 |
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 图3无刷直流电机反电动势和电流电动机阶段 |
| 牛顿第二运动定律,角运动的转子可以编写如下。 |
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| 在n - m TL负载转矩在哪里 |
| 在[kgm2 J转子惯性) |
| B阻尼常数 |
b .闭环控制器 |
| 无刷直流电机是美联储从三相逆变器两个水平。PWM控制信号的发射功率半导体器件从一块滞环电流控制器逆变器注入,这是需要保持电流恒定600区间内转子电气革命之一。它调节滞后带内的实际电流的参考电流。参考电流发生器生成的参考电流是根据稳态工况。参考电流的准方波形状,大小的参考电流计算参考转矩。参考扭矩是通过限制比例积分控制器的输出。速度误差信号即参考速度和实际速度之间的差异运动的PI控制器,给出了参考转矩信息。由于再保险外速度反馈循环运动的存在将导致只不过是参考速度闭环控制驱动系统。 |
c .逆变器建模 |
| 图4显示了两级逆变器的输入电压供应无刷直流电机的三个阶段。它包括两个功率半导体器件在每个阶段的腿。解雇的一对电力半导体器件是基于霍尔传感器的输入。三个阶段是每隔60 o转换。定子和转子之间的同步通量达到因为传感器转子位置的直接反馈,。下面的逆变器建模使用方程(14),(15)和(16)。 |
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d .滞环电流控制器的建模 |
| 图5显示了框图将产生滞环电流控制器的逆变器的控制信号。输入电流,ia、ib、集成电路测量并与参考电流,ia *, ib *, ic *。比较器的错误是美联储规定滞后乐队。功率半导体器件的开关(Q1和Q2)发生在当前试图超过设置的值对应于所需的电流。反向开关(Q1和Q2)发生在当前试图成为不到iaref。滞环控制器是简单的实现和产生一个很好的波形质量。。这种方法的缺点是开关频率不保持不变,但在不同部分的不同所需的电流。给定的切换模式: |
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| 在ΔIa = Ia * Ia和H、L是滞后区间的上限和下限。因此,通过调节当前可以获得期望的quasi-square波形。 |
大肠的建模速度控制器 |
| 图7显示了速度控制器框图。在这个比例积分控制器作为速度控制器。速度误差即差异参考速度和电机的实际速度PI速度控制器的输入信号。Kp和Ki值是由每组的试验和错误方法的速度。 |
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仿真结果 |
| 美联储策略两个层面提出逆变器无刷直流电机分析了滞环电流控制器使用和不使用MATLAB / SIMULINK滞环电流控制器的工作和结果的验证。 |
我没有滞环电流控制回路 |
| 图7显示了仿真软件框图的闭环操作没有磁滞控制无刷直流电机驱动。图8显示了电机的动态行为,当速度参考设置为3000 rpm。20安培的电流是观察到的时候开始,在t = 0.04电动机在空载0.1安培的电流。在t = 0.1秒电机开发3 nm和稳态转矩绕组匝4.5安培的电流。电机转速达到设定的值与一个非常小的下降速度。 |
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| 图9显示,汽车正在开发一种高20 Nm扭矩的时候开始和发展的0.1 Nm扭矩无载条件。在t = 0.1秒电机开发3 nm扭矩。图10显示电机的反电动势由梯形形状 |
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二世。滞环电流控制回路 |
| Fig.11显示仿真软件框图的闭环操作与磁滞控制无刷直流电机驱动。图12显示了电机的动态滞后电流控制器。观察,起动电流的大小非常少而不滞环电流控制器,起动电流的大小是1.75安培的时候开始。图13显示了电机开发近恒转矩无载加载在t = 0.1秒2海里。 |
图11仿真软件模型无刷直流电机驱动没有滞环电流控制器循环 |
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三世。比较 |
| 图14显示了比较波动的大小变化在定子电流滞环电流控制器,没有滞环电流控制器。可以看出没有滞环电流控制器当前涟漪±1安培之间的不同,虽然与滞环电流控制器,脉动的变化是在±0.2安培。 |
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| 图15显示脉动转矩的大小在滞环电流控制器相比,没有滞环电流控制器美联储刷驱动电流波动减少扭矩波纹也最小化或减少。 |
四、电动机转速间歇加载的性能 |
| 图16显示了驱动系统的动态行为与参考速度,是观察到的变化速度控制器能够有效地跟踪参考速度的变化。 |
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诉驱动加载条件下的性能 |
| 图17显示了驱动器的速度时间特征对不同负载条件。参考速度设置为3000 rpm,和运动受到各种加载条件即负载转矩等于1海里,1.5和2 nm。花费的时间达到设定的速度3000 rpm随负载的增加。表我显示了上升时间的负载达到设定的速度。表2显示了测试参数的运动仿真。 |
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结论 |
| 永磁无刷直流电机广泛应用在高性能应用程序,因为他们更高的效率,更高的扭矩在低速范围内,高功率密度、低维护、低噪音比其他汽车公司。本文无刷直流电机闭环速度控制和滞环电流控制器循环进行,而不滞环电流控制器美联储刷驱动器。仿真结果表明,电流脉动和转矩脉动最小化,提高驱动器的性能。结果表明,电动机的动态性能是相当令人满意的各种负荷条件。 |
引用 |
- r .平民,d·斯图帕克“磁盘驱动器主轴系统采用多模式”,美国专利5471353,1995年10月3日。
- G.H.张成泽和金M.G.”Bipolar-Starting和Unipolar-Running方法来驱动一个硬盘主轴电机在高速LargeStarting扭矩,”IEEE磁学第41卷。。2,pp. 750-755, Feb. 2005.
- E。Grochowski和水Hyot,“硬盘驱动器”未来趋势,IEEE Tran。在磁学、vol.32没有。3,pp1850 - 1854, 1996年5月。
- 法学博士爱德,q。朱镕基和D。豪,“最佳分流比控制高速永磁无刷直流电机”,在Proc.5thInt相依. .电机和系统的卷。8月2日,2001年,页909 - 912
- S.X.陈,硕士-贾巴尔,张和Z.J.撒谎,“新挑战:刷电机电磁设计高速流体filmbearing纺锤波用于硬盘驱动器”,IEEE反式。磁学,vol32,没有。5,pp3854 - 3856, 9月。1996年。
- T。高田贤三s Nagamori,永久磁铁和无刷直流电机,东京,日本,崇光百货电子,1984。
- jrHendershot和米勒”,设计无刷永磁电机,牛津大学出版社,1994年
- S.W.Cameron。”方法和启动器无传感器多相直流电机的双圈模式,切换到单圈模式atspeed”,美国Nov.28专利5455885,,1995
- T。Gopalaratnam和H.A.Toliyat”,一个新的topologyfor单相无刷直流电动机驱动器”,。IEEE TransPower电子、研究概述、6号,Nov.2003 pp1397 - 1404。
- Bhim辛格(Sanjeev辛格,“国家的艺术在永磁无刷直流电机驱动器”,电力电子杂志”,vol.9没有。1页1 Jan.2009。
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图2无刷直流电机控制系统
图3无刷直流电机反电动势和电流电动机阶段
