无刷直流电动机转矩脉动及其抑制方法综述

直流无刷电动机电磁转矩脉动抑制的研究

［］［一莩］；兰］＋］；考三］＝［一詈［［］一［＋毒
２电磁因素引起的转矩脉动
行效率高、调速性能好等特性。然而，在要求平滑运行的场合，特别是在低速运行情况下，由于直流无刷电动机存在转
矩脉动问题，无法实现更精确的位置控制和更高性能的速度
第９卷第４期
李奇贺，朱倍芳：提高纺织印染工业有机热载体锅炉效率的有效方法
参考文献：
７
３结束语
节约能源是我国节能减排基本国策的重要组成部分，是
［］陈鹏，韩立超．导热油炉在胶合板生产中应用的几个１
问题［］Ｊ．林业科技，２０，２（）６４．０２７５：４ — ８［］朱现卫．热媒炉风机的变频改造［］２Ｊ．聚酯工业，
了相应的策略加以抑制。
关键词：直流无刷电动机；数学模型；电磁转矩脉动
中图分类号：Ｔ０．Ｍ３３３文献标识码：Ａ
引言
直流无刷电动机（ＬＣＢＤＭ）既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点，又具有直流电动机的运
（．Ｎｎｉｏｍｌｎｖｒｔ，ａｆｇ２０４，Ｃｉａ１ａｊｇＮｒａｉｓｙＮｎｎ１０２ｈｎ；ｎＵｅｉｉ
２ｕｈｕＥｅｙｓｖｇＴｃｎｌｉｅｉｅｔ，ｕｈｕ２０Ｃｉａ）．Ｓｚｏｎｒ－ｉｅｈｏｏｅＳｒｃＣｎｅＳｚｏ０３，ｈｎｇａｎｇｓｖｅｒ１５
ＴｒｎｆｒＭａｅｉｌＢｏｌｒｉｘｉｉｔｎｎｅｎｎｕｔｙａｓｅｔｒａｉｎＴｅｔｌＰｒｎｉｇａｄＤｙｉｇＩｄｓｒｅｅ

一种抑制无刷直流电动机换相转矩脉动的新方法

一种抑制无刷直流电动机换相转矩脉动的新方法魏嘉涛;林荣文【摘要】无刷直流电动机具有传统直流电动机的优点,可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载,同时体积小、重量轻、出力大.因此,在各行各业得到了广泛的应用.但缺点是转矩脉动较大.在Z源逆变器的基础上,本文提出用一种改进型的Z源逆变器来抑制无刷直流电动机换相转矩脉动,改进型的Z源拓扑相对于传统拓扑减少了一个电容.因此可减小电路的体积及设计成本.该拓扑的升压能力与传统拓扑相当,并且不存在传统拓扑那样的起动回路,不存在起动冲击问题,无需采用软起动策略,起动过程简单.而且能够有效地抑制换相转矩脉动.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】5页(P16-20)【关键词】无刷直流电动机;转矩脉动;改进型Z源逆变器【作者】魏嘉涛;林荣文【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108【正文语种】中文无刷直流电动机具有输出转矩大、高效率、低效率、控制简单等特点，被广泛的应用在各行各业。

转矩特性是电动机性能的重要指标，无刷直流电动机的换相、齿槽效应、电枢反应等，都会产生转矩脉动。

齿槽效应、电枢反应产生的转矩脉动可以通过电动机设计来减少。

因此，无刷直流电动机的转矩脉动主要来源于换相时产生的转矩脉动。

有效地控制减少无刷直流电动机换相时刻产生的脉动，就能使电机稳定运行。

文献[2]分析了采用合理的PWM调制方式以及合适的重叠换相角减小电动机转矩脉动的理论。

但是要精确计算导通角，否则可能增大转矩脉动。

文献[3]分析了无刷直流电动机两种导通方式（二二导通和三三导通）下的转矩脉动。

通过比较发现在低速时候采用二二导通，转矩脉动小；在高速的时候采用三三导通，转矩脉动小。

文献[6]在对永磁直流电动机建立数学模型的基础上，对5种传统的PWM调制方式进行详细分析和比较。

通过比较发现在抑制换相期间电磁转矩脉动方面PWM_ON调制方式比其他四种调制方式具有更好的控制效果。

基于电流预测控制的bldcm换相转矩脉动抑制方法

基于电流预测控制的bldcm换相转矩脉动抑制方法一、背景介绍无刷直流电机（BLDCM）是一种高效、可靠、低噪音的电动机，广泛应用于家用电器、工业自动化等领域。

然而，在实际应用中，由于BLDCM存在转矩脉动问题，会影响其稳定性和寿命。

因此，如何有效地抑制BLDCM的转矩脉动成为了一个重要的研究课题。

二、电流预测控制原理电流预测控制（Current Predictive Control，CPC）是一种基于模型的控制方法，可以实现对BLDCM的精确控制。

其原理是：通过对电机模型进行建模和仿真，预测下一个时刻的转子位置和磁通方向，并根据预测结果调整相应的电流值，使得转子旋转方向与磁通方向保持一致。

这样可以有效地抑制BLDCM的转矩脉动。

三、基于CPC的换相控制方法1. 建立BLDCM模型：首先需要建立一个准确可靠的BLDCM数学模型，包括电机参数、电路拓扑结构等信息。

2. 实时获取反馈信号：通过编码器或霍尔传感器等装置实时获取电机的转子位置和转速信息。

3. 计算预测值：根据当前的电机状态和控制参数，利用数学模型计算出下一个时刻的转子位置和磁通方向。

4. 调整电流值：根据预测值和反馈信号，计算出相应的电流值，并通过PWM控制器实现对电机的换相控制。

5. 重复上述步骤：不断重复上述步骤，实现对BLDCM的精确控制。

四、抑制BLDCM转矩脉动方法1. 优化电机设计：通过优化电机结构、减少铁芯损耗等方式，降低BLDCM的转矩脉动。

2. 采用高精度编码器或传感器：提高反馈信号的精度和稳定性，减小控制误差。

3. 调整CPC参数：根据具体情况调整CPC参数，如预测时间、误差容限等，以达到最佳控制效果。

4. 增加滤波器：在PWM输出端增加滤波器，可以有效地滤除换相过程中产生的高频噪声信号，进一步减小转矩脉动。

五、实验验证在实验中，我们采用基于CPC的换相控制方法，并结合上述抑制转矩脉动的方法，对BLDCM进行控制和测试。

无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的研究的开题报告

无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的研究的开题报告一、课题背景和研究意义随着无刷直流电机应用领域不断拓宽和需求不断增加，直流电机调速系统的研究也变得越来越重要。

无刷直流电机调速系统是现代化制造领域中被广泛采用的一种调速方法。

然而，在无刷直流电机调速系统中，会出现转矩脉动的问题，这会导致电机在实际工作中产生不稳定的运动，影响机器的运行效果。

因此，研究无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的方法具有重要的现实意义。

本文旨在探讨无刷直流电机调速系统中转矩脉动产生的原理和机理，分析现有的转矩脉动抑制技术的优缺点，提出新的转矩脉动抑制方法，并对新方法进行仿真和实验研究。

该研究有助于提高无刷直流电机调速系统的性能，为现代化制造领域的相关应用提供技术支持。

二、研究内容和方法1. 研究无刷直流电机调速系统中转矩脉动的产生原理和机理，分析其对系统性能的影响。

2. 综述现有的无刷直流电机转矩脉动抑制技术，包括零序电流控制方法、电感电容滤波法、反电动势观测控制法等，并分析其优缺点。

3. 针对现有技术存在的问题，提出新的转矩脉动抑制方法，采用MATLAB/Simulink进行仿真分析，并对新方法进行电路构建和算法实现。

4. 基于实际工程应用需要，开发相应的控制器和软件，设计实验系统，评估新方法的有效性和可行性。

5. 进行仿真和实验数据处理与分析，总结新方法的优缺点，并对今后的研究工作提出展望和建议。

三、预期成果本研究预计将探索实现无刷直流电机调速系统中转矩脉动抑制的方法，并开发相应的控制器和软件，通过仿真和实验验证新方法的有效性和可行性，最终完成对新方法的系统评估与总结。

本研究的预期成果包括：1. 揭示无刷直流电机在调速过程中产生转矩脉动的原理和机理。

2. 综述现有的无刷直流电机转矩脉动抑制技术的优缺点。

3. 提出新的无刷直流电机转矩脉动抑制方法，并进行仿真和实验验证。

4. 发布新方法的实验数据和评估结论，对今后的相关研究提供参考和启示。

无刷直流电动机的转矩脉动

原因：磁阻转矩脉动减小方法：
定子斜槽转子斜极无槽分数槽增大气隙
其他因素
四、电枢反应的影响五、机械加工的影响
二、电流换向引起的转矩脉动
定义：相电流换向过程引起原因：转速
电流换向原理
换向转矩脉动与转速的关系
电流换向引起的转矩脉动
结论：换向转矩脉动决定于绕组反电势，
即转速。与稳态电流无关。
转速很低或堵转时，△T=50% 转速很高时， △T=-50% 转速满足U=E时，△T=0
三、齿槽引起的转矩脉动
转速满足U=E 时，△T=0பைடு நூலகம்
极电弧磁宽因度素为引1起8的0°转：矩转脉矩极动最大弧，转宽矩脉度动为增零加：转矩增加，转矩脉动减小
转速满足U=E 时，△T=0 转矩系数与气隙磁感应强度波形宽度的关系
二定、义电：流相换电向流引换起向的过转程极矩引脉起弧动宽度为180°：转矩最大，转矩脉动为零
转速很高时， △T=-50% 定义：定子电流和转子磁场相互作用而产生原因：气隙磁密的分布、电流波形、绕组形式定义：定子电流和转子磁场相互作用而产生极弧宽度增加：转矩增加，转矩脉动减小转速很高时， △T=-50% 极弧宽度增加：转矩增加，转矩脉动减小第四节无刷直流电动机的转矩脉动换向转矩脉动与转速的关系电磁因素引起的转矩脉动气隙磁场与通电绕组的位置关系二、电流换向引起的转矩脉动
电磁因素引起的转矩脉动定义：相电流换向过程引起
定义：相电流换向过程引起定义：定子电流和转子磁场相互作用而产生定义：相电流换向过程引起原因：气隙磁密的分布、电流波形、绕组形式极弧宽度为180°：转矩最大，转矩脉动为零
电电流流换换向向引引起起的的转转结矩矩脉脉论动动：对两相导通星形三相六状态的方波电动机

无刷直流电机换相转矩脉动抑制新策略

ｃｍｕａｉｎ，ｍｏｔｌｃｒｍａｅｉｏｒｅｃｎｂｅｇｅ；ｓｃｄ，ｃｍｐｒｏｍｍｕａｉｎｍｏｏｒｅｅｔｏａｏｍｔｔｏｏｒｅｅｔｏｇｎｔｃｔｑｕａｔｅｏｎｏａｅｃｔｔｏｔｌｃｒｍｇｎｅｉｔｃ
电气传动２１０２年第４２卷第１Ｏ期
ＥＥＴＩＲＶＥ２１Ｖ１２Ｎｏ１ＬＣＲＣＤＩ０２ｏ．４．０
无略
王会明，学明，武丁尹
（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０９）００３
ｄｕｃｄ；Ｆｉａｌｔｒｕｇｔｏｎｒｅｎｌｙ，ｈｏｈｈｅｃｔｏｌｏｎ— ｌｉｅｏｆｃｎｄｕｔｎｇｓａｅＭ０ＳＦＥＴ，ｍｏｏｒｌｃｒｍａａｌｔｍｏｃｉｔｔｔｅｅｔｏｇｎｅｉｏｒｕｅｔｃｔｑｒｐｅｃｎｂｅｍｉｉｕ．Ｔｈｅｅｅｉｅｔｐｒｅｈｏｐｅｍｐｏｄｐｓｄｈｏｌｔｏｍｅｈｏａｆｉｐｌａｎｍｍｘｐｒｍｎｏｖｓｔｅｐｒｏｓｄｉｒｖｅｕｌｅｗｉｔｍｄｕａｉｎｔｄｃｎｅ — ｆｃｉｅｙｒｓｒｎｔｅｔｑｉｐｌｎｄｉｐｏｅｓｔｍｒｏｒａｅｅｔｖｌｅｔａｉｈｏｒｕｅｒｐｅａｍｒｖｙｓｅｐｅｆｍｎｃ．
动最小。实验证明，出的改进脉宽调制方法能有效地抑制转矩脉动，高系统性能。提提关键词：刷直流电机；电流；矩脉动；宽调制无相转脉

一种抑制无刷直流电机转矩脉动的新方法

一种抑制无刷直流电机转矩脉动的新方法谢少华;瞿遂春【摘要】对无刷直流电机转矩脉动产生的原因进行全面分析，提出增加前级直流变换器抑制转矩脉动的新方法，使用buck直流变换器，通过调整逆变器的母线电压来抑制转矩脉动，在MATLAB/Simulink环境下基于该方法搭建无刷直流电机仿真模型，并对系统进行仿真分析。

仿真结果表明，该方法能够有效抑制无刷直流电机转矩脉动。

%Analyzes comprehensively the torque ripple causes of brushless DC motor, and proposes a new method of adding the first stage DC converter to control torque ripple. By using buck DC converter and adjusting bus voltage of the inverter to suppress the torque ripple, on the basis establishes brushless DC motor model in MATLAB/Simulink and simulates the system. The result indicates that the method suppresses the torque ripple of brushless DC motor effectively.【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P51-55)【关键词】无刷直流电机;buck;转矩脉动;系统仿真【作者】谢少华;瞿遂春【作者单位】湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412007;湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412007【正文语种】中文【中图分类】TM351无刷直流电机（brushless direct current motor，BLDC）一般采用高性能的永磁体励磁，具有转高的功率重量比、结构简单和调速性能优越等特点，伴随着永磁新材料与电力电子技术特别是大功率开关器件的不断发展，无刷直流电机的应用领域不断拓展。

非换相期间无刷直流电机转矩脉动分析与抑制

第４４卷第４期
２１年０１
４月
徽电机
ＭＩＣＲＯＭＯＴ０ＲＳ
ＶｏＬ４４．Ｎｏ４．Ａｐｒ２１．０１
非换相期间无刷直流电机转矩脉动分析与抑制
李怀兵，丑武胜，冯震
１０９）０１１（京航空航天大学机器人研究所，北京北
ＰＷＭＮｄｌｔｎ．ＴｈｉｒｆｔｅｔｒｕｅｒｐｌｓｃｕｅｙｔｅＰＷＭＦｍｏｕａｉｏｅｍａｎｐａｔｏｏｑｉｐｅｗａａｓｄｂｈｈＦａｄｔｅｄｏｒｅｎｈｉｄｅｆｅ —
密度大，调速性能好等一系列优点，在许多领域得
ｗｈｅｌｆｉａｔｖｈａｅｃｎｃｍｐｎａｅｔｅｔｒｕｉｐｌｏｓｍｅｅｔｎ．Ｍｅｎｉｅｉｏｎｃｉｅｐｓａｏｅｓｔｈｏｑｅｒｐｅｔｏｘｅｔｎｇａｗｈｌｅ，ｈｙｔｒｓｓｃｒｅｔｓｅｅｉｕｒｎｃｎｒｌｗａｒｐｓｄｔｕｐｒｓｈｏ — ｏｍｕａｉｎｔｒｕｅｒｐｌ．Ｔｈｉｌｔｏｎｘｅｍｅｔｓｏｔｅｏｔｏｓｐｏｏｅｏｓｐｅｓｔｅｎｎｃｍｔｔｏｏｑｐｅｉｅｓｍｕａｉｎａｄｅｐｒｉｎｈｗｈｄｆｅｅｃｅｗｅｎｔｔｏｎｈｒｄｔｏａｔｏｉｆｒｎｅｂｔｅｈｅｍｅｈｄａｄｔｅｔａｉｉｎｌｍｅｈｄ，ａｏｅｔｅｖｌｔｆｔｅｍｅｈｄｓｐｒｓｉｇｎｄｐｒｖｈａｉｙｏｈｔｏｕｐｅｓｎｄｉｔｅｔｒｕｅｒｐｌｕｉｏｃｍｍｕａｉｎ．ｈｏｑｉｐｅｄｒｎｇｎｎ—ｏｔｔｏ

高磁负荷单相无刷直流电机的转矩波动抑制

高磁负荷单相无刷直流电机的转矩波动抑制
无刷直流电机是一种很厉害的东西，它可以帮助我们做很多事情。

但是有一些无刷直流电机在遇到很大的负荷的时候转矩会起伏很厉害，这就不太好了。

为了解决这个问题，人们就要想办法来防止电机转矩波动。

为了搞定这个问题，我们可以先改进电机的控制系统，然后改善它的控制策略和算法，这样就能让电机转得比较稳，而且还控制得很准。

我们还可以通过运用先进的磁场定向控制技术来改善电机的磁力，这样转矩波动就不会那么凶猛了，也会让电机在遇到大负荷的时候表现得更好。

我们还可以优化电机的磁路设计，这样就能让磁力分布均匀一些，减小偏斜，然后转矩波动也会下降。

在设计电机结构的时候，我们要安排电机线圈和磁力参数，这样电机就会更有效率，也会更稳定一些。

不止在技术上面做文章，我们也可以通过实验和数据分析来研究转矩波动，找出规律，这样就能知道怎么办了。

有一家很厉害的电机公司碰到了这个转矩波动的问题，但他们也解决了这个难题，他们重新设计了电机控制系统，优化磁路结构，终于电机的性能得到了显着提升，客户也很开心。

就以上这个例子，我们可以知道，要解决这个高磁负荷单相无刷直流电机的转矩波动，要努力想办法，改进技术，研究规律，这样无刷直流电机在各种情况下都能发挥威力，这样我们的技术才能进步呀。

双绕组无刷直流电机的换相转矩脉动抑制策略

双绕组无刷直流电机的换相转矩脉动抑制策略翻开文本图片集摘要：双绕组无刷直流电机热备份模式下会因某套绕组电流换相产生转矩波动，导致输出力矩不恒定，因此需要对换相转矩脉动进行抑制。

本文结合并联结构双绕组无刷直流电机的特点，提出一种基于电流转移的换相转矩脉动抑制方法。

在两套绕组都处于非换相阶段时利用电流预测方法将即将进入换相状态的一套绕组电流转移进入另外一套绕组，从而避开换相过程。

仿真结果说明该方法在全速范围内对双绕组无刷直流电机能够有效抑制换相转矩脉动。

关键词：双绕组；换相转矩脉动；电流转移无刷直流电机因体积小、效率高、控制简单等优点，在此根底上，在不过分增加电机体积以及控制复杂度，双绕组无刷直流电机设计被提出并得到广泛应用，也得到了很多的研究[1]。

对于双绕组无刷直流电机来说，换相转矩脉动可以到达平均转矩的50%左右，抑制换相转矩脉动成为减小电机整体转矩脉动的关键问题[2]。

重叠换相法、直接转矩控制方法、神经网络方法等方法被用来抑制换相转矩脉动。

除直接转矩控制作用于整个电机运行阶段之外，上述方法均是在电机换相阶段或者换相阶段附近内对电机绕组电流进行控制，进而抑制电机转矩脉动，由于换相时间限制，转矩脉动的抑制效果有限。

本文结合并联结构双绕组无刷直流电机的特点，借鉴文献[3]的电流预测方法，在两个电机在都处于非换相期间时进行电流的转移，使即将进入换相阶段的绕组电流变为零，从而抑制换相转矩脉动，通过仿真验证了该方法的有效性。

1双绕组无刷直流电机换相转矩脉动分析图2为换相前AB相导通的无刷直流电机三相绕组等效模型及驱动模型，图中状态为AC相导通。

假设电机三相绕组完全对称。

R为相绕组的电阻，L为相绕组等效电感，U0为电机中性点电压，U1为直流母线电压，EA、EB、EC分别为对应A、B、C相的反电动势，iA、iB、iC分别表示A、B、C相的电流，三相电流正方向如图。

由式〔5〕可以看出，电机在换相前如果绕组电流i降为零，那么相应转矩脉动也为零。