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基于双向DC/DC变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制研究

作　者: 周野
导　师: 胡基士
学　校: 西南交通大学
专　业: 电磁悬浮与超导工程
关键词: 无刷直流电机转矩脉动 PWM调制双向DC/DC变换器仿真
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 85次
引　用: 1次
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内容摘要

永磁无刷直流电机是一种利用电子换相来替代机械换相的直流电机,因此其保持了直流电机运行效率高、无励磁损耗、调速性能好等优良特性。另一方面,由于无刷直流电机本体为永磁同步电机,使得其又具有交流电机结构简单、运行可靠以及维护方便等优点。但是由于无刷直流电机相绕组电感的存在及控制方式的特点,在运行过程中换相区与非换相区均存在转矩脉动,限制了其在精密传动系统中的应用。因此转矩脉动抑制问题的研究对无刷直流电机伺服系统性能的提高具有十分重要的意义。文章首先介绍了三相永磁无刷直流电机工作原理及导通方式,并依据其数学模型在Matlab/Simulink环境下建立了其转速电流双闭环控制系统仿真模型,通过仿真运行验证了模型的可行性。其次,分析了传统PWM调制方式对无刷直流电机换相期间与非换相期间转矩脉动的影响并采用前置双向DC/DC变换器来避免三相逆变器进行复杂的PWM调制,进而抑制电机转矩脉动。最后,在仔细研究隔离型双向全桥DC/DC变换器原理的基础上,运用Matlab/Simulink对基于双向DC/DC变换器的无刷直流电机双闭环调速系统进行建模仿真,将仿真得到的工作波形与传统HPWM LON调制方式下的电机工作波形进行比较分析,验证了该方法的有效性,为减小甚至消除非导通相续流引起的无刷直流电机转矩脉动提供了新的思路。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究无刷直流电机转矩脉动抑制技术的意义  10
  1.2 无刷直流电机转矩脉动抑制技术的研究现状  10-14
    1.2.1 无刷直流电机转矩脉动的分类及产生原因  10-11
    1.2.2 转矩脉动抑制的国内外研究现状  11-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
第2章无刷直流电机工作原理与仿真模型  15-29
  2.1 无刷直流电机基本组成  15
  2.2 无刷直流电机工作原理  15-17
  2.3 无刷直流电机数学模型  17-18
  2.4 基于Matlab/Simulink的无刷直流电机建模与仿真  18-28
    2.4.1 无刷直流电机本体模块  20-24
    2.4.2 三相全桥逆变器模块  24
    2.4.3 电流检测模块  24-25
    2.4.4 PWM控制模块  25-27
    2.4.5 仿真结果  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 PWM调制对电磁转矩的影响  29-39
  3.1 PWM调制方式的分类  29-30
  3.2 PWM调制方式输出电磁转矩的影响  30-37
    3.2.1 PWM调制方式对非换相期间转矩的影响  31-35
    3.2.2 PWM调制方式对换相期间转矩的影响  35-37
  3.3 基于双向DC/DC变换器的转矩脉动抑制方案  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章基于双向DC/DC变换器的无刷直流电机仿真  39-53
  4.1 双向DC/DC变换器的分类与应用  39-42
    4.1.1 双向DC/DC变换器的分类  39-40
    4.1.2 双向DC/DC与无刷直流电机相结合的应用  40-42
  4.2 双向DC/DC变换器的拓扑结构与工作原理  42-45
    4.2.1 双向DC/DC变换器放电模式工作原理  42-44
    4.2.2 双向DC/DC变换器充电模式工作原理  44-45
  4.3 双向DC/DC变换器仿真研究  45-48
  4.4 基于双向DC/DC的无刷直流电机双闭环控制仿真模型  48-52
  4.5 本章小结  52-53
结论  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60

基于双向DC/DC变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制研究

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