改进的多霍尔传感器BLDCM转矩脉动抑制方法

张继华， 王晓东

(辽宁工程技术大学 电气与控制工程学院，辽宁 葫芦岛 125105)

0 引 言

无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)具有结构简单、易于维护、运行稳定等优点，在各种伺服系统和驱动装置中得到了广泛的应用。但是，由于其系统的特殊性使它存在转矩脉动大的问题，因此BLDCM转矩脉动的抑制成为了研究的热点和难点[1,2]。霍尔传感器作为BLDCM系统的重要组成部分，用于确定电机转子的位置，从而确定电枢电流的换相时刻。它常被整合到BLDCM的本体中，常见的三相BLDCM就内嵌了3只霍尔传感器。文献[3]中提出了一种基于6只霍尔传感器的BLDCM转矩脉动抑制方法，但该方法只能对高速运行的电机起作用。

本文提出了一种拟脉宽调制(pulse width modulation,PWM)_ON_PWM调制方式(后文称拟POP调制)，并通过仿真验证了其可行性，仿真结果表明，此方法能够在全速段对BLDCM的转矩脉动起到较好的抑制作用。

1 BLDCM的转矩脉动分析

BLDCM的转矩脉动主要有三种：由非理想空载反电动势波形所引起的谐波转矩脉动、由电机齿槽定位效应所引起的转矩脉动、由电枢绕组电流换相所引起的转矩脉动[4]。对于一台设计制造精良的BLDCM来说，齿槽转矩脉动和谐波转矩脉动很小[1]，所以本文不做研究。

为了分析BLDCM的转矩脉动，首先建立了BLDCM的数学模型。在忽略永磁体阻尼作用，转子没有阻尼绕组；忽略磁路饱和，不计涡流和磁滞损耗；忽略定子相电流的电枢反应，气隙磁场分布近似为矩形波；三相绕组完全对称的分布于定子光滑内表面的条件下[5],可以得到BLDCM三相绕组的电压平衡方程式