摘要：常规永磁无刷直流电机，其换相位置检测采用霍尔开关元件，由于换相过程的存在，其低速运行时转矩脉动较大，限制了其应用。文章针对采用连续位置检测的无刷直流电动机，提出了通过控制三相定子电压，延长关断，使关断相的电流平滑变化，通过控制非换相相和导通相的电压，保持非换相相电流不变，从而有效抑制电流换相过程引起的转矩脉动。通过120度导通型方波驱动和改进驱动两种不同的控制方式下的比较实验，验证了该方法对抑制转矩脉动的有效性，有利于无刷直流电机的低速运行的平稳性。

关键词：永磁无刷直流电机；转矩脉动；低速平稳性

中图分类号：tm36 +1    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)04-0008-04

    常规永磁无刷直流电机，其换相位置检测采用霍尔开关元件，由于换相过程的存在，其低速运行时转矩脉动较大，限制了其应用。引起转矩脉动的因素主要有：电流换相引起的转矩脉动、齿槽效应引起的转矩脉动、机械加工因素引起的转矩脉动，而由电流换相引起的转矩脉动是电机转矩脉动产生的主要原因[1-6]，针对抑制换相转矩脉动，诸多文献提出了一些有效酌方法[7-10]，但是这些方法也存在一些问题，比如滞后换相法，在采用霍尔位置传感器的电机中滞后的时间和时刻都较难确定。还有一种就是电流定额采样法与滞后换相法结合，这种方法虽然取得了一定的效果，但问题在于电流采样的延时和滞环控制的开关频率不确定。

  本文着重分析由电流换相引起转矩脉动的原因，并对采用连续位置检测的无刷直流电动机，分析其三相电流的变化率，提出一种能够有效抑制电流换相过程引起的转矩脉动的方法，通过与120度导通型电压方波驱动控制方法进行实验比较，证明其能够有效地抑制转矩脉动，具有良好的低速平稳性。

    对采用典型120度导通型方波电压驱动的永磁无刷直流电机，假设其反电动势波形为平顶梯形波，电机三相绕组对称，不考虑齿槽效应，对于凸装式转子结构，忽略凸极效应，因而定子三相绕组的自感为常数，三相绕组间的互感也为常数，两者都与转子位置无关。设r为每相绕组的相电阻；每相绕组的自感；肘为每两相绕组间的互感，则有电机数学模型：

    假设b、c相电流换相，即电机绕组由b相反向导通向c相反向导通转换，a相绕组仍保持正向导通。通过vt的反并联二极管d3续流，为非受控状态；而i在电流调节器的作用下从零开始上升，为受控状态，其电流流通路径如图1所示。

   

  当b、c相换相开始时，导通回路和续流回路的回路电流方程可写为：

    根据式(4)得到：

                    

    根据图1的电流流通路径和式(2)、式(4)，得b、c相换相时，电机的电磁转矩为：

 

   由于换相时间很短，可近似认为绕组电势在换相区间内不变化。所以电机的电磁转矩变化率：

 

    由式(7)可知，关断相电流下降速率与导通相电流上升速率相同时，电磁转矩不变，即不产生换相转矩脉动；当关断相电流下降速率与寻通相电流上升速率不同时，电磁转矩产生波动，而且