核心提示：　　永磁無刷直流電機PWM調制方式研究袁飛雄黃聲華李朗如（華中科技大學，湖北武漢流波動最小，轉矩脈動最小的結論。又提出了一種能量回饋制動的方法，實現(xiàn)了電機制動時能量的回饋。　　1無刷直流電動機模型2P

　　永磁無刷直流電機PWM調制方式研究袁飛雄黃聲華李朗如（華中科技大學，湖北武漢流波動最小，轉矩脈動最小的結論。又提出了一種能量回饋制動的方法，實現(xiàn)了電機制動時能量的回饋。

　　1無刷直流電動機模型2PWM調制方式對電流的影響永磁無刷直流電機在忽略凸極效應時，定子三相繞組的自感和互感為常數(shù)，與轉子位置無關。這時，以GND為電位，由定子三相變量建立的模型如下：對永磁無刷直流電機，采用120*導通方式時，每一個周期由6個扇區(qū)組成，每個扇區(qū)各占60*每個開關元件導通120*即在連續(xù)的兩個扇區(qū)內導通為此，共有3種不同的PWM調制方式：上半橋載波、下半橋載波以及全橋載波下面以反電勢為梯形波且平頂寬度為120*的永磁無刷電機為例，說明不同的載波方式對電樞電流的影響。反電勢波形如所示。假設此時剛好電機由1-2扇區(qū)換向到2-3扇區(qū)，b，c兩相導通以下的分析都在此區(qū)間內進行。

　　基于以上等效模型的主電路結構如所示2.1上半橋載波方式電壓方程為：此時中性點電壓為：un=k/2.ud 0，在T3導通時，有如下電壓方程：/2當T3載波時，ti~t2時間內，由于e>> 0，因而此時a相不會通過D1續(xù)流；在t2~t3時間內，由于此時ea<0，當T3截止時，un=0，ua=e+un<0，故當T3截止的時候，a相會通過D4續(xù)流，并且由于ea幅值越來越大，電流值也越來越大，電流波動的頻率與T3載波頻率相同。由于電機運行當中，截止相也續(xù)流導通，導致電機此時處于三相同時導通的狀態(tài)，這將引起電機電樞繞組內的電流發(fā)生較大的波動此時，a，c兩相電流與中所標電流方向一致，而b相電流則正好相反由b相流出電流分別流入到a，c兩相，因而b相的電流波動此時也較大由此可知，上半橋載波時，如果以中所標電流方向為正向，則各繞組正向電流波動較大同理，在5- 6扇區(qū)，當T5載波時，在t4~t5時間內，a相繞組經(jīng)過D4續(xù)流；而在t5~t6時間內，a相繞組不會有電流流過2.2下半橋載波方式在T2進行PWM斬波期間，b，c兩相端電壓方程為：此時中性點電壓為：un=米取這種調制方式，在2- 3扇區(qū)的t1~t2時間內，由于ea> 0，因而當T2截止時，a相通過D1續(xù)流；在t2~b時間內，則不會通過D4續(xù)流與上半橋載波對應，負向電流的波動較大2.3全橋載波方式T2，T3同時進行PWM斬波時，b，c兩相端電壓方程如下：可得中性點電壓為：un= 3扇區(qū)內，由于0　　總結：以上三種PWM調制方，無論是上半橋斬波或是下半橋斬波，截止相都會產(chǎn)生續(xù)流，導致其余兩相電流產(chǎn)生波動電流波動的頻率與斬波頻率一致，且電機轉速越高，電流波動越大如果采用全橋斬波，則始終是兩相導通，截止相不會產(chǎn)生續(xù)流，并且電機中性點電壓在電機運行期間始終不會改變，電流波動小，轉矩脈動也較小。雖然在相同的帶寬以及運行工況下，全橋斬波的斬波頻率遠遠高于前兩種斬波方式，損耗也較大，但是，全橋斬波仍不失為一種較好的斬波方式3回饋制動方法及其原理作為推進系統(tǒng)的永磁無刷直流電機，除了要求能夠四象限平穩(wěn)運行外，制動的時候應該盡量回饋能量，以增加蓄電池的使用時間與電動工況不同，逆變橋的6個開關元件中，上半橋元件始終截止，下半橋的3個元件進行PWM調制，這樣構成一個升壓斬波電路以中的1- 2扇區(qū)為例，此時T4進行PWM調制，其它的開關元件全部處于截止狀態(tài)，如回饋制動等效電路圖在一個斬波周期內，當T4導通時，由于ea，ec的作用，在a，c兩相繞組以及T4，D2間產(chǎn)生電流ia，當T4關斷時，電流ia經(jīng)過D1給蓄電池充電。此時電樞繞組內電流方向與電動時相反，可知電磁功率為負，電磁轉矩為制動轉矩，蓄電池為吸收功率，電動機將機械能量轉換為電能回饋給電池回饋制動的實質，就是在T4管導通的時候，電動機的機械能轉換為磁場能量儲存在電機繞組中；在T4截止的時候，將電動機的機械能以及儲存在電機繞組中的磁場能量轉換為電能，經(jīng)電感升壓斬波的作用，將能量回饋給蓄電池由于電樞電流方向與反電勢方向相反，因而電機發(fā)出功率，獲得制動轉矩，從而實現(xiàn)電機的制動。

　　4計算機仿真分析用不同的PWM調制方式對一臺永磁無刷直流電機進行了仿真分柝給定電流為20A，電源電壓ud=400V，R= 0.02幻，0.ImH在上半橋，下半橋以及全橋載波的工況下，電流波形分別如下所示由三圖可以看出，上半橋或下半橋載波方式下，由于截止相的續(xù)流作用，使得電機正常導通相的電流每60*都有一次較大的波動。上半橋載波時，流入相繞組的電流波動較大；下半橋載波時，電流波動較大，全橋載波時，電流波動明顯比前兩種方式小，因而轉脈波動也小得多，從而證明了前面的分柝全橋載波在電動狀態(tài)下有更小的波動電流，是一種較為理想的載波方式制動電流設置為30A在電機起動正常運行0. 5秒之后馬上進入制動狀態(tài)分別為電機由起動到制動時a相電流以及轉矩、轉速波形。其中，在電動時PWM調制方式為下半橋載波，從靜止運行0.5秒之后，轉入制動狀態(tài)。

　　轉矩和轉速仿真波形由圖可以看到，當電機轉入制動狀態(tài)后，此時a相電流馬上發(fā)生變化，與電動狀態(tài)的電流方向相反，因而轉矩變?yōu)樨撝担沟秒姍C迅速制動。