CN109600078B - 基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法 - Google Patents

基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109600078B
CN109600078B CN201811387416.8A CN201811387416A CN109600078B CN 109600078 B CN109600078 B CN 109600078B CN 201811387416 A CN201811387416 A CN 201811387416A CN 109600078 B CN109600078 B CN 109600078B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
direct current
permanent magnet
inductor
brushless direct
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811387416.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109600078A (zh
Inventor
陈家新
李阳
陈先如
宛俊伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN201811387416.8A priority Critical patent/CN109600078B/zh
Publication of CN109600078A publication Critical patent/CN109600078A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109600078B publication Critical patent/CN109600078B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，在永磁无刷直流电机的逆变器前加装串联的一级变换器和二级变换器，其中，一级变换器和二级变换器的驱动信号均由永磁无刷直流电机的数字信号处理器控制驱动；在换向期间，数字信号处理器通过滞环控制的方式控制一级变换器的输出电压，使无刷直流电机端电压满足换相过程中力矩波动可抑制性判据；在非换相过程中，数字信号处理器将二级变换器的占空比设置为50％，以此来控制二级变换器的输出电压，使得二级变换器的输出电压是一级变换器的输出电压的二分之一，以满足非换相过程中力矩波动可抑制性判据。本发明可以有效的抑制转矩脉动，使无刷直流电机运行更加稳定安全。

Description

基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法。
背景技术
永磁无刷直流电动机拥有和直流电机相媲美的调速性能，性能稳定，电路简单，控制精准，因此，电磁通常用作执行器并在工业中广泛使用。
就目前的控制方式而言，无刷直流电机在运行过程中的转矩脉动较大，易产生噪音，给系统的平稳运行和使用寿命带来不利影响。而且国内外学者对无刷直流电机的转矩脉动进行大量的研究分析，主要是针对齿槽转矩脉动、磁阻转矩脉动、电磁转矩脉动、换向转矩脉动提出了具体的解决方法，有效地减小了转矩脉动现象，但是多数局限于控制算法的研究和探讨。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，可以有效的抑制转矩脉动，使无刷直流电机运行更加稳定安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，在永磁无刷直流电机的逆变器前加装级联的一级变换器和二级变换器，其中，一级变换器和二级变换器的驱动信号均由永磁无刷直流电机的数字信号处理器控制驱动；在换向期间，数字信号处理器实时采样电机相电流作为电流内环的反馈，通过滞环控制的方式控制一级变换器的输出电压，使无刷直流电机端电压满足换相过程中力矩波动可抑制性判据；在非换相过程中，数字信号处理器将二级变换器的占空比设置为50％，以此来控制二级变换器的输出电压，使得二级变换器的输出电压是一级变换器的输出电压的二分之一，以满足非换相过程中力矩波动可抑制性判据。
所述一级变换器包括第一开关管、第一二极管和第一电感，所述第一开关管的控制极与数字信号处理器的第一驱动端相连，阳极与电压端相连，阴极与第一电感的一端相连，所述第一电感的另一端与二级变换器相连，第一电感的一端还与第一二极管的负极相连，所述第一二极管的正极接地。
所述二级变换器包括第二开关管、第二二极管、第二电感和第三二极管；所述第二开关管的控制极与数字信号处理器的第二驱动端相连，阳极与一级变换器的输出端相连，阴极与第二电感的一端相连，所述第二电感的另一端与逆变器的输入端相连，所述第二电感的一端还与第二二极管的负极相连，所述第二二极管的正极接地；所述第三二极管的正极与第二电感的另一端相连，负极与一级变换器的输出端相连。
所述数字信号处理器通过控制第二开关管的通断将二级变换器的占空比设置为50％。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过调节逆变器前端的级联式变换器，使得永磁无刷直流电机在非换相期间和换相期间分别满足力矩波动的可抑制性判据，从而有效抑制永磁无刷直流电机在运行过程中的转矩脉动，并且提高了电源利用率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，如图1所示，在永磁无刷直流电机4的逆变器3前加装级联的一级变换器1和二级变换器2，其中，一级变换器1和二级变换器2的驱动信号均由永磁无刷直流电机4的数字信号处理器5控制驱动；数字信号处理器5获取永磁无刷直流电机4的位置信号、电流信号和速度信号，根据程序设定产生驱动信号1、驱动信号2和驱动信号3，其中，驱动信号1控制一级变换器，驱动信号2控制二级变换器，驱动信号3控制逆变器。在换向期间，数字信号处理器实时采样电机相电流作为电流内环的反馈，通过滞环控制的方式控制一级变换器的输出电压，使无刷直流电机端电压满足换相过程中力矩波动可抑制性判据；在非换相过程中，数字信号处理器将二级变换器的占空比设置为50％，以此来控制二级变换器的输出电压，使得二级变换器的输出电压是一级变换器的输出电压的二分之一，以满足非换相过程中力矩波动可抑制性判据。
其中，一级变换器包括第一开关管T1、第一二极管D1和第一电感L1，所述第一开关管T1的控制极与数字信号处理器的第一驱动端相连，阳极与电压端相连，阴极与第一电感L1的一端相连，所述第一电感L1的另一端与二级变换器相连，第一电感L1的一端还与第一二极管D1的负极相连，所述第一二极管D1的正极接地。
二级变换器包括第二开关管T2、第二二极管D2、第二电感L2和第三二极管D3；所述第二开关管T2的控制极与数字信号处理器的第二驱动端相连，阳极与一级变换器的输出端A相连，阴极与第二电感L2的一端相连，所述第二电感L2的另一端与逆变器的输入端B相连，所述第二电感L2的一端还与第二二极管D2的负极相连，所述第二二极管D2的正极接地；所述第三二极管D3的正极与第二电感L2的另一端(即逆变器的输入端B)相连，负极与一级变换器的输出端A相连。
根据绕组电压方程，可以推导出的无刷直流电机力矩波动可抑制性判据，换相期间：Udc1＝3Ri0+4Em，非换相期间：Udc2＝2Ri0+2Em，其中，Udc1为换相期间无刷直流电机的电压要求、Udc2为非换相期间无刷直流电机的电压要求；由此可以看出，转矩波动抑制在换相期间、非换相期间对于无刷直流电机端电压的要求是不同的。本实施方式的抑制方法是通过级联式变换器自动“识别”无刷直流电机的换向期间和非换相期间。换向期间，由于换向过程使得电机绕组电流小于二级变换器中电感L2上的电流，因此部分电感L2上的电流通过二极管D3流向A点，使得电机端电压钳位在A点。而该控制系统为转速、电流双闭环控制系统，其中外环为速度环，电机控制器实时计算出电机的转速作为电机速度环的反馈nf，与设定的电机转速给定nr经过PI调节器进行控制，转速外环输出值作为电流内环的给定，设为ir。内环是电流环，数字信号处理器实时采样电机相电流作为电流内环的反馈if。通过滞环控制控制一级变换器的功率管T1开通和关断来调节A点电位，使无刷直流电机端电压满足换相过程中力矩波动可抑制性判据。
在非换相过程中，根据无刷直流电机力矩波动可抑制性判据，Udc2接近为Udc1的二分之一，因此将二级变换器的占空比设置为50％，以此来控制B点电位，而B点电位就是非换相过程中电机的端电压，B点电位为A点电位的二分之一，因此满足非换相过程中力矩波动可抑制性判据。

Claims (5)

1.一种基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，其特征在于，在永磁无刷直流电机的逆变器前加装级联的一级变换器和二级变换器，其中，一级变换器和二级变换器的驱动信号均由永磁无刷直流电机的数字信号处理器控制驱动；在换相期间，数字信号处理器实时采样电机相电流作为电流内环的反馈，通过滞环控制的方式控制一级变换器的输出电压，使无刷直流电机端电压满足换相过程中力矩波动可抑制性判据；在非换相过程中，数字信号处理器将二级变换器的占空比设置为50％，以此来控制二级变换器的输出电压，使得二级变换器的输出电压是一级变换器的输出电压的二分之一，以满足非换相过程中力矩波动可抑制性判据。
2.根据权利要求1所述的基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，其特征在于，所述一级变换器包括第一开关管、第一二极管和第一电感，所述第一开关管的控制极与数字信号处理器的第一驱动端相连，阳极与电压端相连，阴极与第一电感的一端相连，所述第一电感的另一端与二级变换器相连，第一电感的一端还与第一二极管的负极相连，所述第一二极管的正极接地。
3.根据权利要求2所述的基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，其特征在于，所述数字信号处理器通过控制第一开关管的通断来调节一级变换器的输出电压。
4.根据权利要求1所述的基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，其特征在于，所述二级变换器包括第二开关管、第二二极管、第二电感和第三二极管；所述第二开关管的控制极与数字信号处理器的第二驱动端相连，阳极与一级变换器的输出端相连，阴极与第二电感的一端相连，所述第二电感的另一端与逆变器的输入端相连，所述第二电感的一端还与第二二极管的负极相连，所述第二二极管的正极接地；所述第三二极管的正极与第二电感的另一端相连，负极与一级变换器的输出端相连。
5.根据权利要求4所述的基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法，其特征在于，所述数字信号处理器通过控制第二开关管的通断将二级变换器的占空比设置为50％。
CN201811387416.8A 2018-11-21 2018-11-21 基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法 Active CN109600078B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811387416.8A CN109600078B (zh) 2018-11-21 2018-11-21 基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811387416.8A CN109600078B (zh) 2018-11-21 2018-11-21 基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109600078A CN109600078A (zh) 2019-04-09
CN109600078B true CN109600078B (zh) 2022-01-11

Family

ID=65959293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811387416.8A Active CN109600078B (zh) 2018-11-21 2018-11-21 基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109600078B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110024770A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 성균관대학교산학협력단 3상 전동기 구동 장치
CN104410341A (zh) * 2014-11-27 2015-03-11 江苏科技大学 基于直流电压调节的低速转矩脉动抑制装置及抑制方法
CN104836491A (zh) * 2015-04-30 2015-08-12 南京航空航天大学 一种无电容直流变换器无刷直流电机驱动系统
CN106655914A (zh) * 2017-01-13 2017-05-10 哈尔滨理工大学 一种抑制无刷直流电机转矩脉动控制系统及其转矩脉动抑制方法
CN107294434A (zh) * 2017-07-12 2017-10-24 哈尔滨工程大学 一种带有能量回馈功能的换相转矩脉动抑制装置及方法
CN108768224A (zh) * 2018-06-14 2018-11-06 东华大学 一种减小无刷直流电机换向过程引起的力矩波动方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107528506A (zh) * 2017-08-15 2017-12-29 西安电子科技大学 无刷直流电机换相转矩脉动抑制的装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110024770A (ko) * 2009-09-03 2011-03-09 성균관대학교산학협력단 3상 전동기 구동 장치
CN104410341A (zh) * 2014-11-27 2015-03-11 江苏科技大学 基于直流电压调节的低速转矩脉动抑制装置及抑制方法
CN104836491A (zh) * 2015-04-30 2015-08-12 南京航空航天大学 一种无电容直流变换器无刷直流电机驱动系统
CN106655914A (zh) * 2017-01-13 2017-05-10 哈尔滨理工大学 一种抑制无刷直流电机转矩脉动控制系统及其转矩脉动抑制方法
CN107294434A (zh) * 2017-07-12 2017-10-24 哈尔滨工程大学 一种带有能量回馈功能的换相转矩脉动抑制装置及方法
CN108768224A (zh) * 2018-06-14 2018-11-06 东华大学 一种减小无刷直流电机换向过程引起的力矩波动方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A New BLDC Motor Drives Method Based on BUCK Converter for Torque Ripple Reduction;Zhang Xiaofeng etal.;《2006 CES/IEEE 5th International Power Electronics and Motion Control Conference》;20090210;全文 *
基于能量单元法的无刷直流电机导通区转矩脉动;陈基锋 等;《电工技术学报》;20101130;第25卷(第11期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109600078A (zh) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10554130B2 (en) Control method for buck-boost power converters
CN102487247B (zh) 电源和电弧加工电源
CN100461601C (zh) 一种实现隔离高频开关dc-dc变换的系统及方法
EP3282571B1 (en) Power converter with extended hold-up time
US20130301323A1 (en) Power conversion apparatus
CN102931894B (zh) 动态调整无刷直流马达在换相期间空载时间的方法及装置
US12034365B2 (en) Soft-start for resonant converters
CN113383489A (zh) 图腾柱功率因数校正转换器中的自举预充电电路
CN107547019A (zh) 一种开关磁阻发电机主动型升压变换器及其控制方法
CN112005484A (zh) 电力变换装置
CN115642805A (zh) 基于ZVS的六开关buck-boost变换器
WO2016029815A1 (zh) 一种四相开关磁阻电机转矩脉动两电平抑制方法
CN102904503A (zh) 一种开关磁阻电机的脉宽调制控制方法及系统
JP2022532301A (ja) 同期ｂｕｃｋ回路の制御方法、装置、システム及び電子装置
CN109600078B (zh) 基于级联式变换器的永磁无刷直流电机力矩波动抑制方法
CN107769628B (zh) 一种永磁无刷直流电机转矩脉动抑制方法及装置
CN112152499B (zh) 功率放大器的控制装置、方法和电机
CN203251260U (zh) 一种无刷直流电机功率变换电路
WO2016029810A1 (zh) 一种三相开关磁阻电机转矩脉动两电平抑制方法
US11894773B2 (en) Buck-boost circuit and control method therefor
KR102246884B1 (ko) 전력 변환 회로
EP3576277B1 (en) Method for controlling a psfb converter and psfb converter
Chandan et al. An Experimental Study Of SEPIC Converter With BLDC Motor As Application
CN118140400A (zh) Dc/dc转换器
CN109780057A (zh) 一种基于磁悬浮轴承的电力电子控制器及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant