北京永光高特微電機有限公司
Beijing  YongGuang  Micro-Motor  Manufacturing  Co.,Ltd.
 
新聞詳情

解決無刷直流電機轉矩波動的一種方法

來源:北京永光高特微電機有限公司作者:李利網址:http://www.fupoqq9.cn瀏覽數:613

摘  要:針對無刷直流電機轉矩波動,從電機本身的設計著手.提出采用Y一△混合連接繞組代替星形繞組,通過分析發現,可以減少轉矩波動。

1  引  言

   永磁無刷直流電機是隨著電機控制技術、電力電子技術和微電子技術的發展而出現的一種新型電機,它的最大特點是以電子換向線路代替了由換向器和電刷組成的機械式換向結構。從而使無刷直流電機既具有交流電機的簡單、運行可靠、維護方便等優點,又具有直流電機運行效率高、調速性能好的優點,因而在各方面獲得廣泛的應用。

   由于永磁無刷直流電機的定子繞組在位置傳感器的控制下,一相一相地依次供電,實現了各相繞組電流的換相,在換相過程中,定子各相繞組中電流在工作氣隙內所形成的旋轉磁場是跳躍式的,由此產生的電機轉矩波動較大,這樣會引起一定的振動噪聲,影響了它的應用領域,特別是家電行業。當然可以通過改變電子換相控制線路的方式來改善電機轉矩的波動。

   本文介紹以Y一△混合連接繞組[1],將一系列諧波大大削弱,減少運行中的振動噪聲,以改善電機轉矩波動。

2  三相全控方式下Y接法繞組產生的電機轉矩

   轉子上的永久磁鋼是產生電機氣隙中的磁場,該磁場與定子繞組產生的磁場相互作用,產生電機轉矩,不同的供電方式,所產生的電機轉矩是不同的。三相全控通電控制線路如圖l所示,在位置傳感器的作用下依次切換繞組中的電流,在兩兩導通方式下,每一繞組通電時間為1 20°電角度,每隔60°電角度換相1次.為了分析方便.在分析時假定:

    圖l  Y接法繞組三相全控橋式電路

   (1)電動機的氣隙磁場感應強度沿氣隙正弦分布。

   (2)繞組通電時,該電流所產生的磁通對氣隙磁通的影響忽略不計。

   (3)由于電機轉矩的力臂都是相同的,所以把電磁力的方向看作電機轉矩的方向。

   (4)各相繞組對稱,其對應的電路單元完全一致。

由于假設轉子磁鋼所產生的磁感應強度在電機氣隙中是按正弦規律分布的,即B=Bmsinθ,這樣,如果在定子某一相(例如A相)繞組中通一直流電流,則所產生的轉矩[2]為:

式中  N——每相繞組串聯的匝數

     K dp——基波繞組系數.

     L——導體的有效長度,即磁鋼長度

     D——電動機的電樞直徑

     I——繞組相電流

 某一相通以不變的直流后,它和轉子磁場作用所產生的轉矩也將隨著轉子位置的不同而按正弦規律變化,在三相全控電路的工作下,實際上每相繞組通過的不是持續不變的直流電流,只是通過1/3周期的矩形波電流,那么該電流和轉子磁場作用所產生的轉矩也是1/3周期的正弦轉矩曲線,且這一段曲線與繞組開始通電時的轉子相對位置有關,在繞組通電120°的時間里,載流導體正好處在比較強的氣隙磁場中,它所產生的轉矩脈沖小,平均值較大,在三相Y連接全控電路兩兩導通方式下,每一瞬間有兩個功率管導通,每隔1/6周期(60°電角度)換相1次,每次換相一個功率管,每一功率管導通120°電角度,各功率管的導通順序是V1V2,V2V3,V3V4,V4V5,V5V6,V6V1,當功率管Vl和V2導通時,電流從V1流人A相繞組,再從C相繞組流出,經V2管回到電源,則它們合成轉矩如圖2所示,其大小為TN。在兩兩換相的情況下,每隔60°電角度換向1次,每個功率管通電120°,每個繞組通電240°,其中正向通電和反向通電各1 20°,其合成轉矩的矢量圖為圖3,轉矩波形見圖4,從圖4可知轉矩波動為0.87:1,每相繞組的平均轉矩為:

 圖2 V1、V2導 通時合成轉矩

 圖3  兩兩通電時合成轉矩矢量圖

            (2)

合成轉矩為:      (3)

3 Y一△混合連接繞組的轉矩分析

 圖4 Y接法繞組轉矩波形

永磁無刷直流電動機在運行時,其氣隙中的磁場是一個波幅恒定不變的旋轉波,根據三相繞組建立氣隙磁場的分析可知,將這一旋轉波等效認為是由三相對稱繞組產生的,其基波表示為:

   f1(t,α)=Flsin(ω—α)    (4)

 繞組中磁勢諧波次數為V=6K±1,K=0,1,2,3,……,當V=6K一1(K=1,2,……),即V=5,11,1 7,……時,諧波磁勢的轉向與基波相反,當V=6K+1(K=0,1,2,3,……),即V=1,7,1 3,……時諧波磁勢的轉向與基波相同。

 Y一△混合連接繞組是把普通的60°相帶三相繞組分成兩套三相繞組,這兩套繞組之間在空間相位上彼此相差30°電角度,其中一套采用△接法,一套采用Y接法,即把原60°相帶分為兩個30°相帶,分別放置兩套繞組,其磁勢星形矢量圖為圖5,兩套繞組串聯連接如圖6所示。

 圖5  Y一△繞組星形矢量圖

    圖6 Y—△混合連接繞組的接法

 在采用Y—△混合連接繞組時,若能滿足或基本滿足,Y連接部分的繞組所產生的感應電勢在時間上滯后于△連接部分的繞組所產生的感應電勢30°電角度(這可由兩部分繞組在相帶中所占的位置決定),并基本滿足三角形繞組和星形繞組分別是對稱的30°相帶的三相繞組,并使每相繞組電壓在時間上相差1 20°,讓兩部分繞組產生的磁勢幅值相等,便可以完全消除或大大削弱5、7、1 7、1 9等6K-F1(K=奇數)次諧波磁勢,從而改善氣隙磁場波形,使諧波轉矩下降,改善電機轉矩。

由于在三相全控兩兩通電方式中,每瞬間有2個功率管通電,每隔60°換相一次,每次有一個功率管換向,每個功率管導通120°,即當功率管V1和V2導通時,電流從V1流入星形繞組的A相,流過三角形繞組時,分別通過C相繞組和A、B兩相串聯的繞組,再從星形繞組的C相繞組V2管流出,這時星形繞組產生的合成轉矩矢量同圖2,考慮三角形繞組中的電流方向,產生的合成轉矩矢量為圖7。

設星形繞組通過的電流為,,每相串聯匝數為NY,則由式(2)得星形每相繞組的平均轉矩為:  (5)

其合成轉矩由式(3)得:

  (6)

由于星形、三角形流通繞組是串聯的,則三角形的c相繞組中的電流為B、A相中的電流為I,如果三角形繞組每相串聯匝數為NY,則三角形C相繞組所產生的平均轉矩由式(2)得: (7)

A相繞組所產生的平均轉矩由式(2)得: (8)

其合成轉矩為:   (9)

可見,兩套繞組所產生的合成轉矩在幅值上相等,但在空間相差了30°電角度,其轉矩星形矢量圖同圖5,相當于將原來每隔60°換相一次,轉變為每隔30°就換相一次,其合成轉矩的波動就大為減少僅為0.966:1,比用Y形繞緝的0.87:1要提高了許多,從而改善了電機轉矩的性能。

4  結  論

  在三相全控兩兩通電方式下,用Y一△混合連接繞組替代三相星形繞組,不僅可以減少無刷直流電機的轉矩波動,從而降低了振動噪聲,而且提高了繞組的利用率,并且不增加換相控制線路的復雜性,實現了對無刷直流電機轉矩波動的控制,所以使用Y一△混合連接繞組不失是一種好的方法。

 圖7  V1、V2導通過三角形繞組的合成轉矩

聯系方式
 
 
 工作時間
周一至周五 :8:00-17:00
 聯系方式
于海騰:010-83971821
姜宇:010-83510840
周圍:010-61402950
少妇被粗大的猛烈进出视频| 天天爱天天做天天爽2021| 特大巨黑吊性XXXX| 护士交换配乱吟粗大交换绿帽| 私人情侣网站| 好男人在线神马影视WWW| 免费国产黄网站在线观看可以下载|