一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制系统研究

徐会风; 苏少平; 杜庆诚

doi:10.7652/xjtuxb202004011

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制系统研究

更新时间：2025-07-09

- 一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制系统研究
- A Novel Direct Torque Control System with New Zero Vector for Two-Three Conduction Brushless DC Motors
- 西安交通大学学报 2020年54卷第4期页码：85-92
- 作者机构：
  
  西安交通大学电气工程学院,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7652/xjtuxb202004011
  中图分类号： TM36+1;TP273
- 网络首发：2020-04-10，
  
  纸质出版：2020
- 稿件说明：
移动端阅览
徐会风, 苏少平, 杜庆诚. 一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制系统研究[J]. 西安交通大学学报, 2020,54(4):85-92.

A Novel Direct Torque Control System with New Zero Vector for Two-Three Conduction Brushless DC Motors[J]. 2020, 54(4): 85-92.
徐会风, 苏少平, 杜庆诚. 一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制系统研究[J]. 西安交通大学学报, 2020,54(4):85-92. DOI： 10.7652/xjtuxb202004011.

A Novel Direct Torque Control System with New Zero Vector for Two-Three Conduction Brushless DC Motors[J]. 2020, 54(4): 85-92. DOI： 10.7652/xjtuxb202004011.

摘要

为了解决无刷直流电机转矩脉动幅值大的问题

提出一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制方法。该方法利用二相、三相交替导通的驱动方式

使用直接转矩控制方法

形成12个扇区

并定义了一种新型零矢量

改进了空间电压矢量选择表

降低了转矩脉动幅值。MATLAB仿真结果表明:当电机空载且以额定转速2 000 r/min运行时

相比于传统零矢量

新型零矢量能使转矩脉动幅值降低约40.94%; 当电机负载为4.3 N·m且以500 r/min低速运转时

相比于传统零矢量

新型零矢量能使转矩脉动幅值降低约47.40%; 当电机负载为4.3 N·m且以额定转速2 000 r/min高速运行时

新型零矢量使转矩脉动幅值降低约32.32%。不论电机运行于空载还是负载

低速还是高速

新型零矢量均能起到降低转矩脉动幅值的作用。该方法有效降低了电机的运行噪声

使电机运转更加平稳。新型零矢量可以应用于无刷直流电机的各种导通方式

对无刷直流电机应用于高性能场合具有重要意义。

Abstract

A direct torque control method with a new -ero vector for two-three conduction brushless DC motors is proposed to solve the problem of large torque ripple amplitude in brushless DC motors. The method uses an alternate conduction driving mode of two-phase and three-phase and a direct torque control method to form 12 sectors

and defines a new type of -ero vector to improve the space voltage vector selection table and to reduce torque pulsation amplitude. MATLAB simulation results and a comparison with the system using traditional -ero vector show that the proposed system using the new -ero vector reduces the torque ripple amplitude by about 40.94% when the motor is running without load at a rated speed of 2 000 r/min; when the motor is running with a 4.3 N-m load at a low speed of 500 r/min

the proposed method reduces the torque ripple amplitude by about 47.40%; and when the motor is running with a 4.3 N-m load at a rated high speed of 2 000 r/min

the proposed method reduces the tor

关键词

Keywords

references

刘丹. 基于虚拟仪器的无刷直流电机检测系统研究 [D]. 合肥: 安徽大学, 2010: 1-2.

龙波, 曹秉刚, 周好斌, 等. 微型电动车用永磁无刷电机转矩脉动控制研究 [J]. 西安交通大学学报, 2007, 41(5): 576-579.

LONG Bo, CAO Binggang, ZHOU Haobin, et al. Research on torque ripple control of brushless DC motor for mini-battery electric vehicles [J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2007, 41(5): 576-579.

刘健. 两相导通无刷直流电机直接转矩控制系统零矢量研究 [D]. 南京: 南京师范大学, 2016: 2-3.

CUI Chengjun, LIU Gang, WANG Kun, et al. Sensorless drive for high-speed brushless DC motor based on the virtual neutral voltage [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2015, 30(6): 3275-3285.

付朝阳, 李聪, 常国勇. 基于分时换相优化策略的无刷直流电机直接转矩控制 [J]. 微电机, 2018, 7: 29-33.

FU Chaoyang, LI Cong, CHANG Guoyong. Direct torque control of brushless dc motor based on time-sharing commutation optimization strategy [J]. Micromotors, 2018, 7: 29-33.

唐忠文. 基于扩展卡尔曼滤波的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究 [D]. 西安: 西安交通大学, 2018: 3-10.

高瑾. 无刷直流电动机直接转矩控制的一体化研究 [D]. 南京: 南京航空航天大学, 2007: 39-48.

张广. 高频链驱动的无刷直流电机驱动研究 [D]. 秦皇岛: 燕山大学, 2017: 15-26.

徐东泽. 直流无刷电机直接转矩控制算法优化研究 [D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2016: 34-35.

周衍, 张兴华. 一种简易的无刷直流电动机直接转矩控制 [J]. 微特电机, 2014, 42(7): 54-57, 60.

ZHOU Yan, ZHANG Xinghua. A simple direct torque control of brushless DC motor [J]. Small Special Electrical Machines, 2014, 42(7): 54-57, 60.

姜卫东. 混合动力汽车用无刷直流电机动态性能及控制策略的研究 [D]. 合肥: 合肥工业大学, 2004: 45-52.

孙承波. 空调永磁同步压缩机控制系统研究 [D]. 上海: 上海大学, 2008: 75-81.

CHONG L N, RAHMAN M F, HU Y W, et al. Analysis of direct torque control in permanent magnet synchronous motor drives [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 1997, 12(3): 528-535.

LIU Yong, ZHU Z Q, HOWE D. Direct torque control of brushless DC drives with reduced torque ripple [J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2005, 41(2): 599-608.

夏长亮, 张茂华, 王迎发, 等. 永磁无刷直流电机直接转矩控制 [J]. 中国电机工程学报, 2008, 28(6): 101-109.

XIA Changliang, ZHANG Maohua, WANG Yingfa, et al. Permanent magnet brushless DC motor direct torque control [J]. Proceedings of the CSEE, 2008, 28(6): 101-109.

OZTURK S B, TOLIYAT H A. Direct torque and indirect flux control of brushless DC motor [J]. IEEE Transactions on Mechatronics, 2011, 16(2): 351-360.

胡育文, 高瑾, 杨建飞, 等. 永磁同步电动机直接转矩控制系统 [M]. 北京: 机械工业出版社, 2006: 132-163.

周贝贝, 苏少平, 徐会风, 等. 基于幂次趋近律滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究 [J]. 微电机, 2019, 52(5): 27-32.

ZHOU Beibei, SU Shaoping, XU Huifeng, et al. Research on sensorless control system of brushless DC motor based on power reaching law sliding mode observer [J]. Micromotors, 2019, 52(5): 27-32.

曹建波, 曹秉刚, 王斌, 等. 电动车用无刷直流电机无位置传感器控制研究 [J]. 西安交通大学学报, 2008, 4(5): 597-601.

CAO Jianbo, CAO Binggang, WANG Bin, et al. Research on position sensorless control of brushless DC motor for electric vehicles [J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2008, 42(5): 597-601.

贾洪平, 贺益康. 永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究 [J]. 电气传动, 2006, 4: 13-16, 29.

JIA Hongping, HE Yikang. Study on the effect of zero vector in direct torque control of permanent magnet synchronous motor [J]. Electric Drive, 2006, 4: 13-16, 29.

程祎,杜钦君,张铭,等.三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略及仿真分析.2020,54(2):95-102,136.[doi:10.7652/xjtuxb202002012]

程勇,毕训训,张怡龙,等.结合随机空间矢量脉宽调制的静止无功发生器双序控制策略.2019,53(12):120-130.[doi:10.7652/xjtuxb201912016]

左曙光,刘明田,胡胜龙.考虑铁芯磁饱和的开关磁阻电机电感及转矩解析建模.2019,53(7):118-125,143.[doi:10.7652/xjtuxb201907017]

张岩岩,耿海鹏,周健,等.永磁同步电机转子偏心磁场解析计算.2019,53(2):96-103.[doi:10.7652/xjtuxb201902013]

杨明磊,邓兆祥,张河山,等.电动汽车永磁轮毂电机磁场非线性解析计算方法.2019,53(2):104-112.[doi:10.7652/xjtuxb201902014]

谢颖,张晓明,华邦杰,等.并列式混合励磁复合电机的设计及其磁场调节特性.2019,53(2):113-120.[doi:10.7652/xjtuxb201902015]

马世伦,张学义,耿慧慧,等.电动汽车新型永磁同步电机的非均匀气隙建模及性能分析.2019,53(1):70-76.[doi:10.7652/xjtuxb201901009]

刘洋,左曙光,邓文哲.含辅助槽轴向永磁电机的电磁力波分析及抑制.2019,53(1):77-85.[doi:10.7652/xjtuxb201901 010]

左曙光,张耀丹,钟鸿敏,等.爪极发电机转子结构对电磁力谐波和振动噪声的影响分析.2018,52(3):111-118.[doi:10.7652/xjtuxb201803015]

杨金歌,邓兆祥,周忆,等.车用永磁轮毂电机解析建模与齿槽转矩削弱.2018,52(1):84-91.[doi:10.7652/xjtuxb201801 013]

顾万里,胡云峰,张森,等.有刷直流电机自适应滑模控制器设计与实验.2017,51(9):112-117.[doi:10.7652/xjtuxb2017 09016]

左曙光,张耀丹,阎礁,等.考虑定子各向异性的永磁同步电机振动噪声优化.2017,51(5):60-68.[doi:10.7652/xjtuxb 201705010]

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

电动车用无刷直流电机无位置传感器控制研究

无刷直流电机驱动控制容错方案研究

一种提高异步电动机转矩性能的直接转矩控制方法

采用机器学习的大规模并行程序I/O性能建模与预测方法

混合电解槽阵列协同的风光耦合制氢系统双层多目标优化