[发明专利]用于控制无刷直流电动机的系统

说明书

本发明涉及一种用于控制无刷直流电动机的系统，更具体地说，涉及一种能使转矩波动为最小的系统。

各种类型的电动机用作驱动工业电气装置的设备，例如磁带录像机或彩色印刷装置，又例如自动机械与工具，诸如机器人、数控机床等。由于自动化的需要，对这种电动机的需求量正在迅速地增加。

电动机一般被分为直流电动机和交流电动机。通常使用直流电动机，因为其容易被控制。但是，直流电动机的缺点是它需要定期地更换电刷。虽然交流电动机不需要电刷，但它难于控制。因而，它还不能用于高精度的工业生产上。不过，由于微处理机和其它电子技术的发展，交流电动机的控制技术也大大发展了，因而交流电动机正在取代直流电动机。

特别是无剧直流电动机和同步交流电动机已被广泛地用于高精度的伺服系统中。交流电动机的优点在于生产成本低。但是由于交流电动机难于控制，它们一般用于精度要求不高的自动机械和工具以及工业电气设备中。

首先参照图1说明无刷直流电动机的工作原理。三相无刷直流电动机的结构类似于同步交流电动机。转子13由具有P对磁极的永磁体构成。在定子铁芯12上绕有线圈11，并在其中通以三相电流。

当永磁体的转子13以速度D旋转时，便产生磁通。磁通切割流过定子线圈11中的电流，从而根据安培定律(F＝I×B)，在定子铁芯12和转子13之间产生转矩。图1中转子13中所示的箭头代表磁通的方向。

第二，根据下面对三相无刷直流电动机的假设，推导无刷直流电动机的动态方程：

1)电动机运行在线性范围内并忽略磁带损失。

2)转子和定子之间的气隙相对于转子的半径是均匀的。

3)每相中的互感为常数，与转子位置无关。

因为电动机的相电压是电阻压降和磁通链的时间的导数之和，所以相电压方程可以表示如下： V k = r k i k + dλ k dt , k = 1 , 2 , 3 - - - ( 1 ) ]]>

其中V_k是输入的相电压，i_k是相电流，λ_k是磁通。

一个相交链的磁通被分成由该相电流产生的磁通、由其它相电流产生的与该相相链的磁通以及由永磁转子产生的与该相相链的磁通，并且当电动机工作在线性范围时(假定1)。磁通λ_k可从下式获得： λ k = Σ j = 1 3 L jk + λ mk , k = 1 , 2 , 3 - - - ( 2 ) ]]>