無刷直流電機(jī)（Brushless DC motor,簡稱BLDCM）是繼傳統(tǒng)電機(jī)之后的一種性能極其卓越的新型電機(jī),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)、航空、軍事等領(lǐng)域,市場潛力巨大,未來必將發(fā)展迅速。但以電流換向、齒槽效應(yīng)等原因引起的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題限制了該電機(jī)在高精度伺服系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),提升控制系統(tǒng)綜合性能是保證無刷直流電機(jī)具備較高動(dòng)、靜態(tài)性能和擴(kuò)大應(yīng)用場合的關(guān)鍵所在。本文以BLDCM為控制對象,在對其工作原理和數(shù)學(xué)模型的分析基礎(chǔ)上,分析了直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control,DTC）策略及其優(yōu)缺點(diǎn)。為了改善傳統(tǒng)DTC具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較高,系統(tǒng)穩(wěn)定性偏差和低速運(yùn)行時(shí)電機(jī)難以精準(zhǔn)控制等問題,提出了一種基于滑�？刂频腄TC方法,該方法采用基于超扭曲算法（super-twisting）的滑�？刂破鞔嬖械霓D(zhuǎn)矩、磁鏈滯環(huán)控制器,優(yōu)化了磁鏈、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),利用空間矢量調(diào)制技術(shù)代替原有的開關(guān)表,不僅實(shí)現(xiàn)了對控制系統(tǒng)開關(guān)頻率的優(yōu)化,還提高了直流母線電壓利用率,并使控制系統(tǒng)更易于硬件電路實(shí)現(xiàn)�；诶钛牌罩Z夫原理分析了滑�？刂破鞯姆�(wěn)定性,穩(wěn)定性和魯棒性分析表明系統(tǒng)穩(wěn)定性良好并... 

【文章來源】：河北科技大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

一般控制方式

河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文21.2無刷直流電機(jī)基本控制策略縱觀BLDCM控制策略的發(fā)展歷史，總結(jié)下來無刷直流電機(jī)的控制策略主要分為三種控制方式：第一種是一般控制方式；第二種是調(diào)壓控制方式；第三種是電流滯環(huán)PWM控制方式。下面對這三種控制方式分別進(jìn)行介紹。(1)一般控制方式如圖1-1所示一般控制方式的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中只有位置反饋，位置反饋的設(shè)計(jì)可以達(dá)到轉(zhuǎn)速的同步。但是電機(jī)不能任意調(diào)速，母線電壓一定時(shí)，電機(jī)可以在一定轉(zhuǎn)速下一直工作，并且該控制方式轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。圖1-1一般控制方式(2)調(diào)壓控制方式如圖1-2所示為調(diào)壓控制方式，控制系統(tǒng)可以得到由位置傳感器提供的轉(zhuǎn)子位置，根據(jù)參考轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的PI調(diào)節(jié)來控制母線電壓幅值，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速。圖1-2調(diào)壓控制方式(3)電流滯環(huán)PWM控制如圖1-3所示是常見的BLDCM電流滯環(huán)PWM的控制框圖。電流滯環(huán)指的是給定電流和反饋得到的實(shí)際電流進(jìn)行滯環(huán)比較，這種控制方法可以提高相電流的穩(wěn)定性，從而減小電流脈動(dòng)，進(jìn)而可以改善電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性[4]。但該方法并沒有從根本上解決換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。并且在該控制方式下仍有如下不足：

第1章緒論31)開關(guān)頻率會(huì)隨著電流滯環(huán)寬度的減小而上升，導(dǎo)致開關(guān)管等器件損耗加大；2)當(dāng)電機(jī)處于輕載或電機(jī)內(nèi)置電感略小時(shí)，電機(jī)的電流將會(huì)很難控制在滯環(huán)寬度內(nèi)。圖1-3電流滯環(huán)PWM控制方式1.3直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)1.3.1直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀無刷直流電機(jī)的控制策略又可以分為經(jīng)典控制策略、現(xiàn)代控制策略和智能控制策略，其中較典型的控制策略有PID、模糊PID、磁場定向控制、自適應(yīng)控制、蟻群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制策略。目前較新穎以及結(jié)構(gòu)多變的為直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。在二十世紀(jì)八十年代中期德國和日本的研究學(xué)者相繼提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，并將其推廣到弱磁調(diào)速領(lǐng)域。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)相對于矢量控制技術(shù)的優(yōu)勢在于，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)具有計(jì)算簡單、電機(jī)特性受外部環(huán)境、電機(jī)參數(shù)改變的影響較小等優(yōu)點(diǎn)[5]。1997年澳大利亞新南威爾士大學(xué)和南京航空航天大學(xué)共同將直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了對永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制[6]。隨后南京航空航天大學(xué)解決了永磁同步電機(jī)的Bang-Bang直接轉(zhuǎn)矩控制中零矢量這一難題，更進(jìn)一步的完善了該理論[7]。2002年南京航空航天大學(xué)建立了相對完善的異步電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制理論，又稱瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制[8]，2004年南京航空航天大學(xué)進(jìn)行了基于基波圓的無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制理論的研究[9]。2008年國外開始深入研究如何在無刷直流電機(jī)上應(yīng)用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)[10]。近幾年隨著直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)成熟，國內(nèi)外逐漸出現(xiàn)了針對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)[11]提出了一種正負(fù)參考轉(zhuǎn)矩下的新半橋調(diào)制模式開關(guān)表查詢方案的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，優(yōu)化了開關(guān)表查詢方式；文獻(xiàn)[12]為了控制結(jié)構(gòu)簡單推出了無磁鏈的直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)，使得算法便于硬件實(shí)現(xiàn)，但是控制精度較低

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本文編號：2951831