摘要：在分析电机运行原理和应用要求的基础上，引用基于新型逆变器的无刷直流电动机双模式控制方法，设计出无刷直流电动机双模式控制器，基速以下采用双闭环控制方法，基速以上采用弱磁扩速控制方法．．仿真和实验验证该方案可行，实现无刷直流电动机在宽速度范围内稳定工作。
    关键词：无刷直流电动机；双模式；双闭环控制；弱磁扩速O引  言传统的尤刷直流电动机控制方法使用开环控制、速度闭环或者速度和电流双闭环控制等，这些控制方法只适用于基速以下控制，无法实现弱磁扩速。
    在一些需要宽速度范围的场合，要求电机既能够在基速以下(恒转矩范围内)工作，又能够在基速以上(恒功率范围内)工作，本文引用的基于新型逆变器的双模式控制方法能够满足这个要求。
    1双模式控制的原理无刷直流电动机双模式控制是指电机在两种工作模式下运行，即双闭环控制模式和弱磁扩速控制模式：当电机在基速以下运行时，系统要求电机有较好的调速特性，使用双闭环控制策略能够获得较好的转速和转矩特性；当电机在基速以上运行时，系统要求电机能够在基速以上稳定运行，使用弱磁扩速控制策略叫‘以实现这个要求”。
    无刷直流电动机双闭环控制比较成熟，在此不再赘述，下面洋细介绍弱磁扩速控制。
    由于元刷直流电动机转子励磁不可调节，因此无刷直流电动机弱磁扩速控制实班起来比较困难。
    日前研究较多的控制方法有：相位超前法“。，但是这种控制方法会导致电机电流过大。；改变电机的转子结构，用复合转子结构的无刷自：流电动机并结合相应的控制方法能够获得一定的弱磁扩速效果，但是这种方法同时增加了电机设计的难度’’；基于瞬时无功功率的无刷直流电动机弱磁控制”“，此方法需要实时计算瞬时的无功功率，冈此对cPIt的实时计算和数据处理能力要求较高，同时需要检测电机三相的电流，因而对控制器硬件要求较高，而且扩速效果电一般，只能到基速的两倍左右。
    为r获得更好的控制性能，在电机的本体结构小能改变前提下，只能通过控制来实现弱磁扩速。
    本文在借鉴前人研究的基础上，引用基于新型逆变器的双模式法成功实现了表贴式无刷直流电动机的弱磁扩速控制。
    双闭环模式法与传统电流相位超前法的区别在于逆变器的电路结构，其电路结构如图l所示。其中vTl～VT6为主开关管，VT7～VTl2为起阻断不应导通相中电流作用的开关管，D1～D12为续流二极管。双闭环控制模式时，主开关管VTl～VT6作用于传统三相桥工作原理相同，VT7～VTl2则全导通。弱磁扩速控制模式时，主开关管VTl～VT6作用小变，VT7～VTl2则根据需要而导通或者关断。
    如图2所示，当霍尔信号Ha、Hb、Hc的电平值分别为低、低、高时，VTl、vT6导通，其余断开，日c相反电势大于』相反电势；此时如果vT9是关断的，那么c相无电流，因为VT9管阻塞了原本会出现的电流回路；此时若VT9导通，c相与A相反电势的相互作用使c相产生电流，会导致电机电流大大增加。同理可知，在其它相位超前角和不同霍尔信号下，分别有对应的开关管阻断相应相的电流，从而抑制电机的功率回馈，进而限制电机内部电流。
    因此，使用双模式逆变器就能够避免普通干日位超前法引起的电机电流过大的问题。
    2仿真针对以上分析，本文利用MATLAB／simulink来验证双模式逆变器能够实现弱磁扩速。仿真模型中所用到的电机参数：永磁体产生的磁链为0.175 v·s，定子相电感为0.008 5 H，定子电阻为2．875n，极对数为4，摩擦系数为O.001 N·m·s，转动惯量为O.000 8 kg-m2。
    仿真模型中所用的控制方法为相位超前法，分别对使用普通三相逆变器和使用双模式逆变器两种情况进行仿真分析。仿真时的直流母线电压设为200 V，PwM占窄比设为1。使用普通三相逆变器且给定转矩为1 N-m时、不同相位超前角度下的电机转速、电机电流和扩速倍数对照表如表l所示；使用双模式逆变器且给定转矩为1 N·m时、不同相位超前角度下的电机转速、电机电流和扩速倍数对照表如表2所示。为保证电机产生一定的电磁转矩，取相位超前角****值为80。。
    由表1和表2可知，使用普通三相逆变器时，增加相位超前角时电机的转速也增加，同时电机电流也会迅速增大；使用双模式逆变器时，增加相位超前角时电机的转速也增加，电机电流增大并不多。
    3实验与数据下面通过实验来验证前向的分析和仿真结果。
    无刷直流电动机双模式控制器采用的主控芯片为微芯公司生产的dsPIc30F4011，逆变器中的电力电子开关器件为IR公司生产的IGBT，型号为IRG4BC30KD．实验所用的电机的转速额定值2 000 r／mtn，****2 500∥min，额定电流为4 5 A，额定转矩4 N·m，****转矩12 N·m，转动惯量为0．68×10-3kgm2，极对数为4。为实验方便，这里取直流稳压电源作为母线电源，母线电压取50 V，那么此时电机的额定转速(即电机的基速)约为390 r／min，额定功率约为163 w。
    当给定转速小于基速时，使用双闭环控制，通过控制PwM 占空比来调节电机转速，不需要使用相位超前控制；当给定转速大于基速时，使用相位超前控制，通过控制相位超前角来调节电机转速。

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