永磁無(wú)刷直流電機電磁轉矩脈動(dòng)的三種原因
永磁無(wú)刷直流電機屬于永磁同步電機的一類(lèi),反電動(dòng)勢為梯形波,驅動(dòng)電流為矩形波。該類(lèi)電機具備成本適中、控制邏輯簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短、可靠性較好等特點(diǎn),在工業(yè)場(chǎng)景得到廣泛應用。但無(wú)位置傳感器技術(shù)、轉矩脈動(dòng)抑制技術(shù)仍存在優(yōu)化空間,在一定程度上制約電機性能,限制其在部分高精度工況下的使用。

無(wú)刷直流電機電磁轉矩脈動(dòng)來(lái)源主要分為三類(lèi):齒槽轉矩脈動(dòng)、非理想反電動(dòng)勢帶來(lái)的轉矩脈動(dòng)、換相轉矩脈動(dòng)。
工程上常采用定子斜槽或者轉子斜極的方式削弱齒槽轉矩脈動(dòng)。該方案會(huì )提升電機結構復雜度,加大加工難度;多數工況下還會(huì )帶來(lái)效率下降以及其他衍生問(wèn)題。
受裝配工藝、轉子磁鋼充磁一致性影響,電機實(shí)際反電動(dòng)勢往往偏離理想梯形波,但驅動(dòng)器依舊按照理想梯形波輸出矩形驅動(dòng)電流,由此產(chǎn)生電磁轉矩脈動(dòng)。抑制該類(lèi)轉矩脈動(dòng)一般需要匹配對應的控制策略,求取最優(yōu)定子電流波形。精確實(shí)時(shí)采集反電動(dòng)勢是較為理想的方案,但工程實(shí)現難度較高;行業(yè)較為常用的手段為離線(xiàn)標定電機反電動(dòng)勢數據,再計算最優(yōu)電流完成控制。
換相轉矩脈動(dòng)是120°導通模式下無(wú)刷直流電機的典型問(wèn)題。受繞組電感影響,換相瞬間相電流無(wú)法突變,需要經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)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),降低電機換相品質(zhì)。
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