[发明专利]一种用于无刷直流电机的换相转矩波动抑制方法

权利要求书

1.一种用于无刷直流电机的换相转矩波动抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在直流电源和三相逆变桥之间设置二极管辅助网络，构建二极管辅助升降压逆变器驱动的无刷直流电机系统，所述的在直流电源和三相逆变桥之间设置的二极管辅助网络的具体拓扑结构如下：

在直流电源电压(U_d)负端与三相逆变桥正输入端之间依次串接有MOS管(S_w)和第一二极管(D₁)，在直流电源电压(U_d)正端与三相逆变桥负输入端之间接有第二二极管(D₂)，所述MOS管(S_w)与所述第一二极管(D₁)正极相连的一端分别连接有电感(L)的一端和第一电容(C₁)的一端，在第一二极管(D₁)负极端连接第二电容(C₂)的一端，所述电感(L)的另一端和第二电容(C₂)的另一端连接第二二极管(D₂)的负极，第一电容(C₁)的另一端连接第二二极管(D₂)的正极；

2)根据二极管辅助升降压逆变器中功率器件的开关模式及无刷直流电机的两相导通方式，设计四种二极管辅助升降压逆变器开关矢量；

3)在换相阶段，根据不同开关矢量共同作用对换相转矩波动抑制的影响，安排各矢量在每个调制周期内的作用顺序，并推导相应开关矢量作用的占空比；

所述的各矢量在每个调制周期内的作用顺序依次为：第一矢量V_L，第三矢量V_S，第四矢量V_ZS，第三矢量V_S，第一矢量V_L；所述相应开关矢量作用的占空比为：

式中，d_cL和d_cS分别为换相阶段第一矢量V_L和第三矢量V_S作用的占空比；E为无刷直流电机相反电动势幅值；I为无刷直流电机稳态运行时的相电流幅值；U_off为二极管辅助网络中的功率器件关断时的直流侧电压；U_d为直流电源电压；

从而得到换相阶段第四矢量V_ZS作用的占空比为1-d_cL-d_cS；

4)在正常导通阶段，通过分析不同开关矢量共同作用对无刷直流电机调速的影响，设计不同开关矢量的作用顺序和相应开关矢量作用的占空比。

2.根据权利要求1所述的一种用于无刷直流电机的换相转矩波动抑制方法，其特征在于，步骤1)所述的二极管辅助升降压逆变器驱动的无刷直流电机系统包括有：直流电源，连接在所述直流电源输出端的二极管辅助网络，连接在所述二极管辅助网络输出端的三相逆变桥，以及连接在所述三相逆变桥输出端的无刷直流电机，其中，二极管辅助网络和三相逆变桥构成二极管辅助升降压逆变器。

3.根据权利要求1所述的一种用于无刷直流电机的换相转矩波动抑制方法，其特征在于，步骤2)所述的四种类型开关矢量是：

(1)当二极管辅助网络中的功率器件开通时，定义二极管辅助升降压逆变器的有效矢量为第一矢量V_L；

(2)当二极管辅助网络中的功率器件开通时，定义二极管辅助升降压逆变器的零矢量为第二矢量V_ZL；

(3)当二极管辅助网络中的功率器件关断时，定义二极管辅助升降压逆变器的有效矢量为第三矢量V_S；

(4)当二极管辅助网络中的功率器件关断时，定义二极管辅助升降压逆变器的零矢量为第四矢量V_ZS。

4.根据权利要求1所述的一种用于无刷直流电机的换相转矩波动抑制方法，其特征在于，步骤4)所述的不同开关矢量的作用顺序是：

当在第奇数个调制周期内不同开关矢量的作用顺序依次为：第一矢量V_L，第三矢量V_S，第四矢量V_ZS，第二矢量V_ZL；

当在第偶数个调制周期内不同开关矢量的作用顺序依次为：第二矢量V_ZL，第四矢量V_ZS，第三矢量V_S，第一矢量V_L；

所述的相应开关矢量作用的占空比为：

式中，d_nL和d_nS分别为正常导通阶段第一矢量V_L和第三矢量V_S作用的占空比；E为无刷直流电机相反电动势幅值；I为无刷直流电机稳态运行时的相电流幅值；U_off为二极管辅助网络中的功率器件关断时的直流侧电压；U_d为直流电源电压；

从而得到第二矢量V_ZL与第四矢量V_ZS作用的占空比和为1-d_nL-d_nS。