永磁無刷直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的三種原因
永磁無刷直流電機(jī)屬于永磁同步電機(jī)的一類,反電動(dòng)勢(shì)為梯形波,驅(qū)動(dòng)電流為矩形波。該類電機(jī)具備成本適中、控制邏輯簡單、開發(fā)周期短、可靠性較好等特點(diǎn),在工業(yè)場景得到廣泛應(yīng)用。但無位置傳感器技術(shù)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)仍存在優(yōu)化空間,在一定程度上制約電機(jī)性能,限制其在部分高精度工況下的使用。

無刷直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)來源主要分為三類:齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、非理想反電動(dòng)勢(shì)帶來的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
工程上常采用定子斜槽或者轉(zhuǎn)子斜極的方式削弱齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。該方案會(huì)提升電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度,加大加工難度;多數(shù)工況下還會(huì)帶來效率下降以及其他衍生問題。
受裝配工藝、轉(zhuǎn)子磁鋼充磁一致性影響,電機(jī)實(shí)際反電動(dòng)勢(shì)往往偏離理想梯形波,但驅(qū)動(dòng)器依舊按照理想梯形波輸出矩形驅(qū)動(dòng)電流,由此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。抑制該類轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)一般需要匹配對(duì)應(yīng)的控制策略,求取最優(yōu)定子電流波形。精確實(shí)時(shí)采集反電動(dòng)勢(shì)是較為理想的方案,但工程實(shí)現(xiàn)難度較高;行業(yè)較為常用的手段為離線標(biāo)定電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù),再計(jì)算最優(yōu)電流完成控制。
換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是120°導(dǎo)通模式下無刷直流電機(jī)的典型問題。受繞組電感影響,換相瞬間相電流無法突變,需要經(jīng)歷過渡過程,實(shí)際電流波形偏離理想矩形波,趨近梯形波,由此引發(fā)電流波動(dòng),降低電機(jī)換相品質(zhì)。
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