現(xiàn)有的用于永磁無刷直流電機(定子繞組星形連接〉的PWM調(diào)制技術,當電機使用三相半橋逆變器驅(qū)動并且工作于120度導通方式下時,會在非換相期間,使非導通相的端電壓高于直流母線電壓或者低 于零電壓,進而引起非導通相產(chǎn)生續(xù)流電流,加劇電機電磁轉(zhuǎn)矩脈動。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有PWM調(diào)制方法存在的不足,提供一種應用于永磁無刷直流電機的脈沖寬度調(diào)制方法,即PWM-ON-PWM(脈寬調(diào)制-恒通-脈寬調(diào)制)調(diào)制方法,消除非換相期間非導通相上的續(xù)流電流,增加電機運行的平穩(wěn)性,減小電機運行時的電磁轉(zhuǎn)矩脈動問題。
為了達到上述目的,本發(fā)明采用的技術方案如下:
具有梯形波反電動勢波形的永磁無刷直流電機,采用三相半橋式主電路驅(qū)動,電機工作于120度電角度方式下;上橋臂三個,下橋臂三個即六個開關管中,每一個幵關管觸發(fā)脈沖寬度均為120°電角度,相位互差60°電角度,即每隔 60°電角度換相一次;換相信號由安裝在電機上的霍爾傳感器輸出的方波信號決定;對于每一只開關管,其觸發(fā)脈沖寬度為120°電角度,觸發(fā)脈沖的前30°即 0~30°進行脈寬調(diào)制,30°時為一個對應的非導通相上的反電動勢過零點;30~90°保持恒通,90°時為另一個對應的非導通相上的反電動勢過零點;在90~120°區(qū)間進行脈寬調(diào)制;這就是一只開關管上的脈寬調(diào)制一恒通—脈寬調(diào)制方法的形成過程;其他5只開關管的調(diào)制方法與之相同。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,具有的有益的效果是:它采用脈寬調(diào)制—恒通—脈寬調(diào)制PWM-ON-PWM調(diào)制方法,消除非換相期間非導通相上的續(xù)流電流,增加電機運行的平穩(wěn)性,減小電機運行時的電磁轉(zhuǎn)矩脈動問題。 附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明提出的PWM-ON-PWM調(diào)制方法示意圖;
圖2是采用傳統(tǒng)的PWM-ON調(diào)制方法和本發(fā)明提出的PWM-ON-PWM調(diào)制方法時仿真得到的相電流波形(上)和電磁轉(zhuǎn)矩波形(下):
圖3是采用傳統(tǒng)的PWM-ON調(diào)制方法和本發(fā)明提出的PWM-ON-PWM調(diào)制方法時實際測試電機相電流波形。 具體實施方式
圖1為本發(fā)明提出的PWM-ON-PWM調(diào)制方法示意圖。其中陰影部分為進行PWM調(diào)制的區(qū)域。圖中T1~T6分別表示對應開關管的觸發(fā)脈沖波形;粗虛線PA PB PC:分別表示無刷直流電機霍爾轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的位置信號ea ec分別表示A和C相上的反電動勢波形;對于每只開關管觸發(fā)脈沖而言,調(diào)制區(qū)域為前30 度和后30度,,中間60度不調(diào)制,保持恒通。以T3管為例說明實現(xiàn)的方法,其他開關管觸發(fā)脈沖實現(xiàn)原理與之相同。
在霍爾轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出PB信號的上升沿,即t1時刻,t1開關管關斷, T3開關管開通并進行PWM調(diào)制,T2開關管仍然保持恒通;當轉(zhuǎn)子位置到達t2時刻,即A相反電動勢過零時,T3開關管停止PWM調(diào)制,保持恒通狀態(tài),同時T2開關管開始進行PWM調(diào)制;到達t3時刻,即換相時刻(PA下降沿〕,T2管關斷,同時T4管開通并進行PWM調(diào)制,而T3管仍然保持恒通;到達t4時刻,即反電動勢ec過零時,T4管停止PWM調(diào)制,保持恒通,同時T3管由原來的恒通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_始PWM調(diào)制;這種狀態(tài)一直持續(xù)到下一個換相時刻t5即PC信號的上升沿到來時刻,T3管關斷,T5管開通并進行PWM調(diào)制,T4管依然保持恒通; 到此,形成了一次T3管完整的觸發(fā)脈沖。
依據(jù)上述原理,對其他的5只開關管的觸發(fā)脈沖進行同樣的處理,就可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
與現(xiàn)有PWM調(diào)制方法相比,本發(fā)明調(diào)制方法可以在相同的開關功耗下,穩(wěn)態(tài)時,在非換相期間,非導通相繞組端電壓不會高于直流母線電壓和低于零電壓, 完全消除非導通相二極管續(xù)流現(xiàn)象,減小電磁轉(zhuǎn)矩脈動。根據(jù)對無刷直流電機換相期間電磁轉(zhuǎn)矩脈動分析研究表明,換相期間開通管進行PWM調(diào)制產(chǎn)生的換相電磁轉(zhuǎn)矩脈動要比非換相管進行PWM調(diào)制產(chǎn)生的換相電磁轉(zhuǎn)矩脈動要;而本發(fā)明屬于開通管進行PWM調(diào)制的情況。綜合來看,本發(fā)明既能完全消除非換相期間非導通相的續(xù)流,減小非換相期間的電磁轉(zhuǎn)矩脈動,又屬于換相期間電磁轉(zhuǎn)矩脈動較小的一類調(diào)制方法,減小換相轉(zhuǎn)矩脈動;因此,本發(fā)明是一種比傳統(tǒng)的PWM調(diào)制方法更優(yōu)的調(diào)制方法,對于提高電機運行性能具有重要意義, 具有很高的應用價值。 實際效果如下所述:
圖2為選取了一種傳統(tǒng)的PWM調(diào)制方法。輪和本發(fā)明提出的調(diào)制方法時仿真得到的相電流波形(上)和電磁轉(zhuǎn)矩波形(下)。圖中a)為采用傳統(tǒng)的PWM-ON前60度PWM調(diào)制,后60度恒通)時仿真得到的相電流波形(上圖〕和對應的電磁轉(zhuǎn)矩波形(下圖〉。相電流波形中畫圈的地方就是具有續(xù)流電流的地方;電磁轉(zhuǎn)矩波形中畫圈的地方就是由于續(xù)流電流而引起的電磁轉(zhuǎn)矩脈動的地方;圖2 b所示為采用本發(fā)明提出的PWM-ON-PWM調(diào)制方法時,仿真得到的相電流波形(上圖〉和對應的電磁轉(zhuǎn)矩波形;相電流波形中畫圈的地方?jīng)]有如圖a)中所示的續(xù)流電流;而電磁轉(zhuǎn)矩波形的脈動程度也比幻中的小很多。
圖3所示為兩種調(diào)制方法下實際測試電機相電流波形a)為采用傳統(tǒng)的PWM-ON調(diào)制方法時測得的相電流波形,圖中畫圈的地方就是具有續(xù)流的地方;b)為采用本發(fā)明提出的PWM-ON-PWM調(diào)制方法時實際測試得到的相電流波形,與圖a)相比,圖中畫圈的地方并沒有續(xù)流發(fā)生。

                                               圖一


 
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