无刷直流电机PWM调速技术的建模与仿真

荣 军,杨 航,曾 宇,王 伟,徐 致,韩 良

(湖南理工学院 信息与通信工程学院,湖南 岳阳 414006)

引言

无刷直流电机主要有如下优点:(1)噪音小:与传统的直流电机相比,因为没有电刷的原因,所以不会产生由机械换相引起的噪音;(2)效率高:无刷直流电机的转子是永磁体,所以其可提供恒定的磁场不要再外加能源;(3)控制简单:在一个电磁周期内只需知道转子的六个关键位置信号.如果电机定子绕组的电阻不计,则电机的电压与转速成正比,电流与转矩成正比,所以控制系统较容易实现[1].综上所述,永磁无刷直流电动机具有一系列优点,已在诸多领域如交通、工业、家电、航空航天、军工、伺服控制等领域都被广泛地使用,因此对其控制方式的研究可以更广泛的挖掘其应用潜力,为工农业生产提供方便.

图1 采用PWM方式调速时功率开关管调制方式

1 无刷直流电机PWM调速原理

无刷直流电机 PWM(脉宽调制)调速是通过 PWM 斩波器将直流电源斩成PWM波,从而改变加在电枢两端的电压平均值,以调节电动机的转速.采用PWM方式调速时功率开关管调制方式如图1所示.图1中采用的是HPWM-LON调制模式,即两相导通星型三相六状态工作方式下对应导通的上桥臂功率开关管V1、V3、V5受PWM信号调制,下桥臂功率开关管V4、V6、V2恒通. 如果 BLDCM 系统采用两相导通星形三相六状态导通方式时,也就是在任一时刻,只有两相绕组导通,那么采用PWM调制时电枢两端的电压波形如图2所示[2].

图2 PWM调制时电枢两端的电压波形……