一种降低无刷直流电机非导通相续流的PWM调制方式研究

寇元超，郗珂庆，王志业，龚晓宏

(西安航天动力测控技术研究所，西安 710025)

0 引 言

无刷直流电机(Brushless DC Motor，BLDCM)由于其功率密度大、效率高以及控制性能好等优点，现已被广泛应用于仪器仪表、家用家电和航空航天等领域。但转矩波动的存在是直流无刷电机的固有缺点，其会导致电机转速波动加剧，并使平均转矩显著下降。其产生原因主要可以分为电机设计和控制方式两部分。电机设计主要包含电磁因素、齿槽转矩、机械工艺等引起的转矩波动；控制方式主要包括换相转矩 波动和非换相转矩波动[1]。

文献[2-4]分析了换相转矩波动的产生原因并给出了不同的解决方法。文献[5]分析了五种PWM调制方式对换相时刻转矩波动的影响，并提出PWM-ON调制时换相转矩波动最小，但是没有研究这些调制方式对非换相相的影响。理论上认为非导通相没有电流流过，不会造成转矩波动。然而电机在实际工作过程中会进行PWM调制，当逆变器的开关管处于“OFF”时，在某些时刻会造成非导通相反并联二极管正向导通，从而在非导通相产生波动电流，该电流会对电磁转矩产生影响，从而造成一部分转矩波动，降低电机的输出功率。文献[1,6]从理论分析了非换相时不同PWM调制产生续流的原因，但是没有分析不同的调制方式对非换相期间转矩波动的影响。

本文基于以上分析，采用PWM-ON-PWM调制方式(三相逆变器上、下桥臂开关管均参与调制，且每个开关管在导通期间，前30°和后30°进行PWM调制，中间60°保持恒通)，这种调制方式能够完全消除非换相期间非导通相反并联二极管的续流，从而减小转矩波动。……