無刷直流電機(jī)的技術(shù)問題及其解決技術(shù)

直流無刷電機(jī)是在有刷電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以說在很多的性能上無刷電機(jī)都會優(yōu)于永磁同步電機(jī)，但是在具有高穩(wěn)定性能要求和高精度的場合，無刷電機(jī)也 會有處于劣勢的地方，這是因?yàn)闊o刷電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩脈動問題特別是轉(zhuǎn)相轉(zhuǎn)矩脈動，影響了無刷電機(jī)在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，所以說這是我們現(xiàn)在必須要解決的問題，現(xiàn) 在也是隨著各種生產(chǎn)過程對成本和可靠性能要求的不斷提高，無刷直流電機(jī)性能方面所面臨的技術(shù)也是不斷的改善。

        首先呢我們需要關(guān)心的問題是無位置傳感技術(shù)，它呢就是在不利用機(jī)械傳感器的條件下，利用電機(jī)的電壓和電流信息來獲得轉(zhuǎn)子磁極的位置，現(xiàn)在我們使用最多的方 法有四種，反電勢法、續(xù)流二極管法、電感法和狀態(tài)觀測器法。反電勢法是目前應(yīng)用最廣最為成熟的一種位置信號檢測方法，這種方法的基本原理就是在忽略永磁無 刷直流電機(jī)電樞反應(yīng)影響的前提下，通過檢測“斷開相”(逆變器上下功率器件都處于關(guān)斷的那一相)的反電勢過零點(diǎn)，來依次得到轉(zhuǎn)子的六個關(guān)鍵位置信號，并以 此為參考依據(jù)，輪流觸發(fā)導(dǎo)通六個功率管，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 續(xù)流二極管法又稱“第三相導(dǎo)通法”，它是通過反并聯(lián)于逆變橋功率開關(guān)管上續(xù)流二極管的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài)的檢測來確定轉(zhuǎn)子位置的。續(xù)流二極管法其本質(zhì)還是反電 動勢法，只是在“斷開相”反電勢過零點(diǎn)檢測上有了一定的改變。這種改變在一定程度上能夠拓寬電機(jī)的調(diào)速范圍。 電感法有兩種形式：一種是用于凸極式永磁無刷直流電機(jī)；另一種是用于內(nèi)嵌式磁鋼結(jié)構(gòu)的永磁無刷直流電機(jī)。第一種電感法主要是通過在起動過程中對電機(jī)繞組施 加探測電壓來判斷其電感的變化，它是“反電勢法’’中所用到的一種起動技術(shù)。第二種是通過在線檢測繞組電感隨轉(zhuǎn)子位置的改變而發(fā)生的變化，再經(jīng)過一定計(jì) 算，推算轉(zhuǎn)子的位置。 狀態(tài)觀測器法即轉(zhuǎn)子位置計(jì)算法，是將電機(jī)三相電壓、電流作坐標(biāo)變換在派克方程的基礎(chǔ)上估算出電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的一種方法。狀態(tài)觀測器法一般只適用于感應(yīng)電勢為 正弦波的永磁無刷直流電機(jī)，且計(jì)算繁瑣并對微機(jī)性能要求較高。 除了上述幾種方法，國內(nèi)外還出現(xiàn)了其它一些轉(zhuǎn)子位置信號檢測方法，如渦流法；模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法等。這些方法或因?qū)崿F(xiàn)難度較大，或因應(yīng)用條件苛刻， 或因檢測誤差太大等緣故，應(yīng)用都不是很廣泛。

      另外一種呢就是轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術(shù)，這種技術(shù)使用的是電流和反電勢偏理想波形而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，因此呢優(yōu)化反電勢和電流波形以削弱諧波引起的轉(zhuǎn)矩脈動是關(guān) 鍵，對于我們平常使用的方波無刷直流電機(jī)當(dāng)然是反電動勢和電流波形越接近方波效果越好，而我們采用的抑制脈動轉(zhuǎn)矩的方法主要有兩種：一種是電機(jī)本體優(yōu)化設(shè) 計(jì)，通過氣隙磁場，定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，繞組形式等合理設(shè)計(jì)來消除齒槽誤差，使反電動勢波形接近理想波形；另一種是從控制策略入手，通過調(diào)整加在電機(jī)定子繞組上的 電壓或電流波形來抑制轉(zhuǎn)矩脈動。