两种PWM 调制方式对无刷直流电机转矩脉动的影响研究

赵鸿宇，陆 豪，王 鑫，程向丽，田家义

（北京精密机电控制设备研究所，北京，100076）

0 引 言

无刷直流电动机广泛应用于多个领域范围内，如机械自动化、仪器设备等，其调速性能高、功率密度大。但由于电流在参与换相时未能发生突变，使得其在满足实际需求过程中会产生相应的转矩脉动，可能对整个中心控制区域造成干扰[1～3]。文献[4]和文献[5]分析了当无刷直流电动机呈电动状态时，不同PWM模式对无刷直流电机电磁转矩的影响。但在实际运行过程中，受到外界不同影响因素干扰，电机可能在发电机模式时进行工作。当电机呈发电状态时，其进行正向和反向转换调整作业将容易引起中心控制系统的不稳定。本文针对其存在的不足之处，深入分析了双斩和单斩调制对电机电磁转矩的影响。

1 无刷直流电机的数学模型

假设在满足设定条件的基础上，忽略定子齿槽效应和电枢反应对气隙磁通的影响，电动机磁路设置为不饱和模式[6]。由此，BLDCM 电压平衡公式为

式中r为绕组相电阻；L为绕组相电感；U a,U b,Uc为定子绕组各相电压参量；i a,ib,ic为定子绕组各相电流参量，即ia+ib+ic=0；ea,eb,ec表示定子绕组各相反电动势，即ea=eb=-ec；U N为中性点电压。BLDCM 电磁转矩公式为[1]

式中Te为电磁转矩；ω为角频率。

2 两种调制方式对电机电磁转矩的理论分析

2.1 无刷直流电机调制方式

一般情况下，无刷直流电动机为两导、三相六态模式，如图1 所示。根据不同模式下的导通状态，由于PWM 功率管的量值参数存在差异，使得PWM 调制主要分为2 种方式：双斩调制和单斩调制。……