题目：磁悬浮飞轮高速无刷直流电机转矩脉动抑制的控制技术研究
● 摘要
摘 要本文主要研究通过新型控制策略来抑制磁悬浮飞轮用稀土永磁无刷直流电动机的电磁转矩脉动。首先，对磁悬浮飞轮及永磁无刷直流电机的定义、工作原理、控制方法进行了分析。然后根据永磁无刷直流电机反电动势波形的不同，分别对方波型反电动势和准正弦波型反电动势(pseudo-sinusoidal EMF)无刷直流电动机的电磁转矩脉动进行了详细的分析，分别提出不同的控制策略，进行转矩脉动抑制控制并进行了仿真分析及实验验证。为了抑制传统的三相六状态120°导通方式控制下方波型无刷直流电动机的换相转矩脉动，本文首先在理想反电动势的条件下推导了换相转矩脉动的解析公式，并由此分析了调制方式、重叠换相技术等对换相转矩脉动的影响，得出了采用重叠换相技术抑制换相转矩脉动适用的电机转速范围。其次分析了120°导通方式下反电动势平顶宽度对转矩脉动的影响，对于平顶宽度小于120°电角的非理想梯形波反电动势，定量分析了换相超前角对换相转矩脉动的影响。针对反电动势平顶宽度小于120°电角的无刷直流电动机调速系统，提出了一种基于重叠换相加电流补偿的换相转矩脉动抑制新技术。仿真结果表明这种控制策略能有效地抑制反电动势平顶宽度小于120°电角的无刷直流电动机的换相转矩脉动。利用无刷直流电机的数学模型推导并比较了任意平顶宽度梯形波反电动势在正弦波和矩形波两种电流驱动下的电磁转矩脉动情况，得出在梯形波平顶宽度减小到一定数值后采用正弦电流驱动更有利于减小电磁转矩脉动。针对反电动势类似正弦的准正弦波反电动势无刷直流电动机，本文提出一种基于六个离散位置信号的自同步SVPWM(电压空间矢量法)控制方法，用以削弱电磁转矩脉动。对准正弦波反电动势无刷直流电动机的转矩脉动系数、转矩电流比等方面进行了研究。仿真分析和实验结果表明，采用PWM控制方法可以在不损失转矩电流比的基础上，更有效地抑制电磁转矩脉动。在本文的最后，介绍了实验的软、硬件系统以及在实验过程中遇到的问题并提出了解决的办法。关键词：磁悬浮飞轮 永磁无刷直流电动机 转矩脉动 重叠换相 PWM控制
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