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永磁無刷直流電機由于其無換向火花,運行可靠,維護方便,結(jié)構(gòu)簡單,無勵磁損耗等眾多優(yōu)點,自50年代出現(xiàn)以來[1],就在很多場合得到越來越廣泛的應(yīng)用。
傳統(tǒng)的永磁無刷直流電機均需一個附加的位置傳感器,用以向逆變橋提供必要的換向信號,它的存在給直流無刷電機的應(yīng)用帶來很多的缺陷與不便:首先,位置傳感器會增加電機的體積和成本;其次,連線眾多的位置傳感器會降低電機運行的可靠性,即便是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的霍爾傳感器,也存在一定程度的磁不敏感區(qū);再次,在某些惡劣的工作環(huán)境中,如在密封的空調(diào)壓縮機中,由于制冷劑的強腐蝕性,常規(guī)的位置傳感器根本就無法使用。此外,傳感器的安裝精度還會影響電機的運行性能,增加生產(chǎn)的工藝難度。
重慶電機維修針對位置傳感器所帶來的種種不利影響,近一二十年來,永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制一直是國內(nèi)外較為熱門的研究課題。從70年代末開始,截至目前為止,永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制已大致經(jīng)歷了3個發(fā)展階段,針對不同的電機性能和應(yīng)用場合出現(xiàn)了很多不同的控制理論和實現(xiàn)方法,諸如:反電勢法,續(xù)流二極管法,電感法等等。接下來,本文將在簡要論述永磁無刷直流電機無位置傳感器控制研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,深入分析目前討論和應(yīng)用較多的幾類常規(guī)方法的基本原理、實現(xiàn)途徑、應(yīng)用場合及各自的優(yōu)缺點。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和永磁材料磁性能的不斷提高，永磁無刷直流電機近年來受到普遍重視，并且取得了很大的發(fā)展。
永磁無刷直流電機具有調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)簡單、維護簡便、電磁污染小、功率密度大等優(yōu)點，在伺服系統(tǒng)及小功率拖動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
然而，由于電機本身結(jié)構(gòu)以及饋電系統(tǒng)等方面的原因，無刷直流電機具有較大的轉(zhuǎn)矩波動，這限制了其在精密傳動和大功率驅(qū)動等系統(tǒng)中的應(yīng)用；另外，轉(zhuǎn)矩波動導(dǎo)致電機振動加劇，噪聲增加，也影響了電機壽命。
 
重慶電機維修制轉(zhuǎn)矩波動一直是永磁無刷直流電機控制的重要內(nèi)容。按轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，可分為：電磁因素引起的轉(zhuǎn)矩波動、電流換向引起的轉(zhuǎn)矩波動、齒槽引起的轉(zhuǎn)矩波動、電樞反應(yīng)影響和機械工藝引起的轉(zhuǎn)矩波動等，其中前 3 者對轉(zhuǎn)矩波動影響較大。
 
針對不同的原因，國內(nèi)外許多學(xué)者作了大量的研究工作。對于齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生和削弱方法，采用定子斜槽的方法可取得較好效果。對于換相轉(zhuǎn)矩波動，文獻[9]從 3 個不同的狀態(tài)作了詳細的分析，指出換相轉(zhuǎn)矩波動與反電勢和電源電壓以及轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系；針對換相時總電流下降的現(xiàn)狀，采用電流反饋、重疊換相以及人工智能算法等方法維持換相時總電流不變以抑制換相轉(zhuǎn)矩波動
 
文獻[13]對電機的相電壓和相電流進行 Fourier 級數(shù)分解，針對轉(zhuǎn)矩諧波進行補償。文獻[14]對電樞反應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩波動做了分析，并在設(shè)計磁路和換相控制兩個方面提出了削弱電樞反應(yīng)對轉(zhuǎn)矩波動的影響。文獻[15]提出利用轉(zhuǎn)矩觀測器間接轉(zhuǎn)矩反饋方法，即利用反電勢、相電流、電機轉(zhuǎn)速作為輸入信號，波動轉(zhuǎn)矩作為輸出信號構(gòu)成波動轉(zhuǎn)矩觀測器，實時在線估計轉(zhuǎn)矩大小的變化，針對不同的情況作相應(yīng)的補償。文獻[16]將直接轉(zhuǎn)矩控制的概念引入無刷直流電機控制系統(tǒng)中，其對轉(zhuǎn)矩波動的抑制取得了較好效果。