環(huán)形繞組無刷直流（CWBLDC）電機的結(jié)構(gòu)與有刷直流電機相似,定子繞組環(huán)形連接,用可控開關(guān)替代換向器,轉(zhuǎn)子為永磁體磁極。由于其結(jié)構(gòu)的特殊性,傳統(tǒng)永磁電機的驅(qū)動控制方法不適用于CWBLDC電機。該文結(jié)合CWBLDC電機的結(jié)構(gòu)特點,詳細分析CWBLDC電機四象限控制原理。首先介紹CWBLDC電機系統(tǒng);然后分析其正轉(zhuǎn)電動和反轉(zhuǎn)電動的時序控制方法,并分析電機的制動過程及制動電流可控的原理;最后對分析過程進行仿真,并搭建了實驗平臺進行實驗。仿真和實驗結(jié)果表明,該文對CWBLDC電機的電動運行分析正確,制動方式有效,能實現(xiàn)CWBLDC電機的四象限運行。 

【文章來源】：電工技術(shù)學(xué)報. 2020,35(18)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

CWBLDC電機結(jié)構(gòu)示意圖

圖1 CWBLDC電機結(jié)構(gòu)示意圖目前應(yīng)用較廣的永磁電機主要有永磁同步電機和永磁無刷直流電機，這兩種電機的繞組多采用三相或者多三相星形聯(lián)結(jié)的方式，控制的基本原理和控制策略較為成熟。正弦供電的三相永磁同步電機在電壓空間矢量控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制[7-8]、滑模變結(jié)構(gòu)控制[9-10]、自適應(yīng)控制[11-12]等多種控制方法。方波供電的三相永磁無刷直流電機多采用二二導(dǎo)通或三三導(dǎo)通的六步電流換向法，根據(jù)霍爾傳感器的位置信號，控制繞組電流[13-16]。

CWBLDC電機系統(tǒng)包括電機本體、調(diào)壓電路、換向電路以及控制電路，其控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。轉(zhuǎn)速環(huán)通過PI調(diào)節(jié)得到調(diào)壓電路的輸出電壓，換向電路的開關(guān)器件根據(jù)開關(guān)時序表來導(dǎo)通和關(guān)斷不同相電流，實現(xiàn)CWBLDC電機的四象限控制。調(diào)壓電路，包括斬波電路、升壓電路和制動耗能電路三部分，如圖4所示。圖中，S1和Spre為繼電器開關(guān)，Rpre為預(yù)充電電阻，C1為電源支撐電容。其中，S1為電路電源總開關(guān)，Spre為電容預(yù)充電控制開關(guān)。在電路上電過程中，Spre斷開，通過電阻Rpre限制C1的充電電流，當(dāng)C1的電壓達到閾值之后，Spre閉合，電阻Rpre被短路；可控功率開關(guān)SH、二極管VDL、濾波電感L1和濾波電容C2組成斬波電路，調(diào)節(jié)電機的母線輸入電壓；可控功率開關(guān)SL、二極管VDH和濾波電感L1組成升壓電路，在電機制動過程中調(diào)節(jié)制動電流和制動速度；可控功率開關(guān)Sbrk和電阻Rbrk構(gòu)成耗能電路，在C1放電或者電機制動的過程中，閉合開關(guān)Sbrk，通過電阻Rbrk消耗電容C1存儲的能量或者電機的機械能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于新型滑模觀測器的永磁同步電機無傳感器矢量控制系統(tǒng)[J]. 張立偉,李行,宋佩佩,張鵬,云藍斯.  電工技術(shù)學(xué)報. 2019(S1)
[2]基于雙滑模的永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制[J]. 潘峰,閆庚龍,苑偉華,秦國鋒,虞嫣然.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(S2)
[3]基于霍爾位置信號的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制[J]. 張?zhí)m紅,唐慧雨,何堅強.  電機與控制學(xué)報. 2018(09)
[4]環(huán)形繞組無刷直流電機負載換向的解析模型[J]. 林黃達,王東,程思為,賈喆武.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(09)
[5]基于模型預(yù)測控制策略的電動車用無刷直流電機回饋制動的研究[J]. 王曉遠,傅濤.  電工技術(shù)學(xué)報. 2017(09)
[6]一種電動車用無刷直流電機混合回饋制動控制方法[J]. 宋哲,王友仁,魯世紅,王強.  電工技術(shù)學(xué)報. 2016(06)
[7]PWM調(diào)制方案對無刷直流電機電動汽車再生ABS的影響[J]. 趙國柱,韓英,魏民祥,李玉芳.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2014(02)
[8]永磁無刷直流電機及其控制[J]. 夏長亮,方紅偉.  電工技術(shù)學(xué)報. 2012(03)
[9]一種永磁無刷直流電動舵機四象限控制[J]. 譚博,馬瑞卿,劉衛(wèi)國.  電工技術(shù)學(xué)報. 2011(09)
[10]永磁同步電機的自適應(yīng)逆控制[J]. 耿潔,陳振,劉向東,賴志林.  電工技術(shù)學(xué)報. 2011(06)



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