[发明专利]一种抑制无刷直流电机转矩脉动的PWM控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制无刷直流电机转矩脉动的PWM控制方法，当无刷直流电机工作在120度二相导通方式时，通过对无刷直流电机控制系统中非导通相逆变桥开关管与导通相逆变桥开关管进行互补的PWM控制，使非导通相续流的平均电流大幅度变小；优点是在开关损耗小、电流波动小、不需要检测反电势过零点、成本较低以及控制简单的同时，能够显著降低非导通相续流的平均电流，大幅度改善由于非导通相续流引起的无刷直流电机转矩脉动，较大程度提高无刷直流电机的控制性能。

技术领域

本发明涉及一种PWM控制方法，尤其是涉及一种抑制无刷直流电机转矩脉动的PWM控制方法。

背景技术

无刷直流电机及其控制系统由于调速性能好、效率高、控制简单、成本低等优点，被广泛的应用于各种领域。无刷直流电机控制系统通常采用三相全桥逆变器结构实现，转矩脉动的存在使得无刷直流电机控制性能受到很大的影响，特别低速运行时，由于转矩脉动引起设备噪声和振动，因此转矩脉动抑制技术一直以来都是无刷直流电机研究的热点问题。

无刷直流电机转矩脉动分为换相引起的转矩脉动和非导通相续流引起的转矩脉动。换相引起的转矩脉动可以通过电流环控制方式改善，非导通相续流引起的转矩脉动与PWM调制方式有关。无刷直流电机工作于120度二相导通方式时，常见的PWM调制方式有以下6种：⑴PWM_ON；⑵ON_PWM；⑶H_PWM_L_ON；⑷H_ON_L_PWM；⑸H_PWM_L_PWM；⑹PWM_ON_PWM。这6种PWM调制方式都为单极式控制(同桥臂上下开关管只有一个开关管进行PWM控制，另外一个开关管常关)，这6种PWM调制方式都有对应的双极式PWM调制方式(即同桥臂上下开关管同时进行PWM互补控制)，每种双极式PWM调制方式非导通相续流引起的转矩脉动与其对应的单极式PWM调制方式类同。上述6种PWM调制方式中，H_PWM_L_PWM和PWM_ON_PWM均不存在非导通相续流，但H_PWM_L_PWM存在开关损耗大、电流波动大的缺点，PWM_ON_PWM需要检测反电势过零点，成本相对较高，控制复杂，故此这两种调制方式很少被采用，也不适合推广应用。PWM_ON、ON_PWM、H_PWM_L_ON、H_ON_L_PWM具有开关损耗小、电流波动小、不需要检测反电势过零点、成本相对较低和控制简单的优点，是当前主要使用的几种PWM调制方式。但是如表1所示，PWM_ON、ON_PWM、H_PWM_L_ON、H_ON_L_PWM这四种调制方式都存在非导通相续流，无刷直流电机的控制性能还有较大的提升空间。

表1四种PWM调制方式下非导通相续流区间

表1中，(+)表示非导通相绕组中流过正向续流电流，(-)表示非导通相绕组中流过负向续流电流，×表示没有续流电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抑制无刷直流电机转矩脉动的PWM控制方法，该PWM控制方法在开关损耗小、电流波动小、不需要检测反电势过零点、成本较低以及控制简单的同时，能够显著降低非导通相续流的平均电流，大幅度改善由于非导通相续流引起的无刷直流电机转矩脉动，较大程度提高无刷直流电机的控制性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种抑制无刷直流电机转矩脉动的PWM控制方法，当无刷直流电机工作在120度二相导通方式时，通过对无刷直流电机控制系统中非导通相逆变桥开关管与导通相逆变桥开关管进行互补的PWM控制，使非导通相续流的平均电流大幅度变小。

在无刷直流电机控制系统其中两相导通期间，对于电流流入相逆变桥上桥臂开关管开通、电流流出相逆变桥下桥臂开关管进行PWM控制情况下，对非导通相逆变桥上桥臂开关管进行与电流流出相逆变桥下桥臂开关管互补的PWM控制，并设置死区时间；在无刷直流电机控制系统其中两相导通期间，对于电流流入相逆变桥上桥臂开关管进行PWM控制、电流流出相逆变桥下桥臂开关管开通情况下，对非导通相逆变桥下桥臂开关管进行与电流流入相逆变桥上桥臂开关管互补的PWM控制，并设置死区时间。