永磁无刷直流电机PWM调制方式研究——西安西玛电机—

永磁无刷直流电机PWM调制方式研究袁飞雄黄声华李朗如（华中科技大学，湖北武汉流波动最小，转矩脉动最小的结论。又提出了一种能量回馈制动的方法，实现了电机制动时能量的回馈。
1无刷直流电动机模型2PWM调制方式对电流的影响永磁无刷直流电机在忽略凸极效应时，定子三相绕组的自感和互感为常数，与转子位置无关。这时，以GND为电位，由定子三相变量建立的模型如下：对永磁无刷直流电机，采用120*导通方式时，每一个周期由6个扇区组成，每个扇区各占60*每个开关元件导通120*即在连续的两个扇区内导通为此，共有3种不同的PWM调制方式：上半桥载波、下半桥载波以及全桥载波下面以反电势为梯形波且平顶宽度为120*的永磁无刷电机为例，说明不同的载波方式对电枢电流的影响。反电势波形如所示。假设此时刚好电机由1-2扇区换向到2-3扇区，b，c两相导通以下的分析都在此区间内进行。
基于以上等效模型的主电路结构如所示2.1上半桥载波方式电压方程为：此时中性点电压为：un=k/2.ud 0，在T3导通时，有如下电压方程：/2当T3载波时，ti~t2时间内，由于e>> 0，因而此时a相不会通过D1续流；在t2~t3时间内，由于此时ea<0，当T3截止时，un=0，ua=e+un<0，故当T3截止的时候，a相会通过D4续流，并且由于ea幅值越来越大，电流值也越来越大，电流波动的频率与T3载波频率相同。由于电机运行当中，截止相也续流导通，导致电机此时处于三相同时导通的状态，这将引起电机电枢绕组内的电流发生较大的波动此时，a，c两相电流与中所标电流方向一致，而b相电流则正好相反由b相流出电流分别流入到a，c两相，因而b相的电流波动此时也较大由此可知，上半桥载波时，如果以中所标电流方向为正向，则各绕组正向电流波动较大同理，在5- 6扇区，当T5载波时，在t4~t5时间内，a相绕组经过D4续流；而在t5~t6时间内，a相绕组不会有电流流过2.2下半桥载波方式在T2进行PWM斩波期间，b，c两相端电压方程为：此时中性点电压为：un=米取这种调制方式，在2- 3扇区的t1~t2时间内，由于ea> 0，因而当T2截止时，a相通过D1续流；在t2~b时间内，则不会通过D4续流与上半桥载波对应，负向电流的波动较大2.3全桥载波方式T2，T3同时进行PWM斩波时，b，c两相端电压方程如下：可得中性点电压为：un= 3扇区内，由于0 总结：以上三种PWM调制方，无论是上半桥斩波或是下半桥斩波，截止相都会产生续流，导致其余两相电流产生波动电流波动的频率与斩波频率一致，且电机转速越高，电流波动越大如果采用全桥斩波，则始终是两相导通，截止相不会产生续流，并且电机中性点电压在电机运行期间始终不会改变，电流波动小，转矩脉动也较小。虽然在相同的带宽以及运行工况下，全桥斩波的斩波频率远远高于前两种斩波方式，损耗也较大，但是，全桥斩波仍不失为一种较好的斩波方式3回馈制动方法及其原理作为推进系统的永磁无刷直流电机，除了要求能够四象限平稳运行外，制动的时候应该尽量回馈能量，以增加蓄电池的使用时间与电动工况不同，逆变桥的6个开关元件中，上半桥元件始终截止，下半桥的3个元件进行PWM调制，这样构成一个升压斩波电路以中的1- 2扇区为例，此时T4进行PWM调制，其它的开关元件全部处于截止状态，如回馈制动等效电路图在一个斩波周期内，当T4导通时，由于ea，ec的作用，在a，c两相绕组以及T4，D2间产生电流ia，当T4关断时，电流ia经过D1给蓄电池充电。此时电枢绕组内电流方向与电动时相反，可知电磁功率为负，电磁转矩为制动转矩，蓄电池为吸收功率，电动机将机械能量转换为电能回馈给电池回馈制动的实质，就是在T4管导通的时候，电动机的机械能转换为磁场能量储存在电机绕组中；在T4截止的时候，将电动机的机械能以及储存在电机绕组中的磁场能量转换为电能，经电感升压斩波的作用，将能量回馈给蓄电池由于电枢电流方向与反电势方向相反，因而电机发出功率，获得制动转矩，从而实现电机的制动。
4计算机仿真分析用不同的PWM调制方式对一台永磁无刷直流电机进行了仿真分柝给定电流为20A，电源电压ud=400V，R= 0.02幻，0.ImH在上半桥，下半桥以及全桥载波的工况下，电流波形分别如下所示由三图可以看出，上半桥或下半桥载波方式下，由于截止相的续流作用，使得电机正常导通相的电流每60*都有一次较大的波动。上半桥载波时，流入相绕组的电流波动较大；下半桥载波时，电流波动较大，全桥载波时，电流波动明显比前两种方式小，因而转脉波动也小得多，从而证明了前面的分柝全桥载波在电动状态下有更小的波动电流，是一种较为理想的载波方式制动电流设置为30A在电机起动正常运行0. 5秒之后马上进入制动状态分别为电机由起动到制动时a相电流以及转矩、转速波形。其中，在电动时PWM调制方式为下半桥载波，从静止运行0.5秒之后，转入制动状态。
转矩和转速仿真波形由图可以看到，当电机转入制动状态后，此时a相电流马上发生变化，与电动状态的电流方向相反，因而转矩变为负值，使得电机迅速制动。

　　以上内容由西安西玛电机网络部收集整理发布，仅为传播更多电机相资讯、电机知识供读者参考之用，不代表西玛集团同意或默认以上内容的正确性和有效性。读者根据本文内容所进行的任何商业行为，西玛集团不承担任何连带责任。如果以上内容不实或侵犯了您的知识产权，请及时与我们联系，西玛电机网络部将及时予以修正或删除相关信息。
　　西安西玛电机集团网站：www.ximajituan.com

西玛新闻相关内容　　　　当前文章：永磁无刷直流电机PWM调制方式研究

西玛电机告诉您有碳刷的电机不一定就是直流电机？
　　西玛电机技术人员主要是观察电机的供电。交流碳刷调速电机就是一种还有部分电动工具例如：电钻、电锤、打光机等。西玛直流电机有几种：有刷直流电机，无刷直流电机，直流伺服电机。

西玛电机技术员教您直流电机控制方法。
　　当西玛直流电机采用励磁磁场控制方式时，由于电机在额定运行状态饱和，只有通过弱化磁场才能改变电机转速。由于电枢电流不超过额定电流，随着磁场减弱电机转速增大，但输出转矩减小，输出功率不变，故又称恒功率调速。

西安西玛直流电机维修好后不要马上重启。
　　西安西玛电机售后维修部门技术人员要提醒广大用户，自家的直流电机维修好后，一定不要急着去重启。要事先检查电机本体各部件安装是否正确、到位，各部件配合是否完好，紧固、连接是否牢靠。

三相异步电动机名称的来由。
　　三相异步电动机的转子转速不会与旋转磁场同步，更不会超过旋转磁场的速度。因为转子线圈中的感应电流是由于转子导体与磁场有相对运动而产生的。

高压电机故障原因分析及防范措施。
　　在西安西玛电机高压电机中，长期的情况下，如卷绕电机外壳内的水分，则频繁启动、过载运行，或损坏机器部件，无法及时维护，如有故障很有可能发生。

相比传统电机而言，变频电机究竟有何优势？
　　西安西玛电机在运行时载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。

电机电刷的作用及分类
　　电刷通常也叫做brush、（电）刷子或碳刷，其功能是在电机的固定部件与旋转部件--换向器或集电环之间传导电流。大、中、小型同步电动机、发电机、小型电动工具、直流电机等设备中广泛使用到电刷，与其直接接触的对象是滑环或换向器，对他们进行合理的选择和搭配可以提高电机工作的可靠性。

防爆振动电机新增的优势
　　防爆振动电机的使用优势大家肯定都不陌生，但是下面的这两条你见到了吗？防爆振动电机的使用优势1．过载能力强。防爆振动电机的使用优势2．系统性价比高。

三相异步电动机为什么在断一根电线后不能启动？
　　三相异步电动机在停运时,如果有一相绕组开路或电源有一相断开(或缺相).当启动电机时,绕组产生的磁场可分成两个大小相等\方向相反的旋转磁场,它们与转子作用产生的转矩也是大小相等\方向相反.因此启动转矩为零而不能启动.

单相电机的保养方法
　　西安西玛电机售后服务人员告诉大家专业的单相电机保养维修中心电机保养流程：清洗定转子--更换碳刷或其他零部件--真空F级压力浸漆--烘干--校动平衡。

在线服务
72小时客服在线，用心服务

物流配送
物流、快递。货运部专业服务

价格优势
一流的电机，最优的价格

售后服务
一年三包期，星级售后