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1、PWM調(diào)制方式對換相期間電磁轉(zhuǎn)矩的影響
對于橋式電路結(jié)構的三相直流無刷電機，PWM調(diào)制方式通常分為全橋調(diào)制和半橋調(diào)制兩大類型。對全橋調(diào)制逆變橋所有功率開關V1～V6。都進行脈寬調(diào)制。在任意時刻、只對逆變橋的上半橋V1、V3、V5(或下半橋V2、V4、V6)進行脈寬制，稱為半橋調(diào)制。全橋調(diào)制方式功率管的開關損耗是半橋調(diào)制方式的2倍，降低了控制器的效率。
分析了換相轉(zhuǎn)矩波動與PWM調(diào)制方式的關系，得出結(jié)論：在相同的平均電磁轉(zhuǎn)矩下、半橋調(diào)制方式比全橋調(diào)制方式的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩波動小，在相同的PWM占空比及相同的母線電壓下，半橋調(diào)制方式的繞組電流穩(wěn)態(tài)值要大于全橋調(diào)制方式的繞組電流穩(wěn)態(tài)值。因此半橋調(diào)制方式的PWM調(diào)制得到了更為廣泛的應用。
對于半橋調(diào)制，又分為“不對稱半橋調(diào)制”和“對稱半橋調(diào)制”。不對稱半橋調(diào)制是指6個狀態(tài)始終只對上橋臂或只對下橋臂的功率管進行PWM調(diào)制。對稱半橋調(diào)制是指將每個功率管的開關狀態(tài)分為兩個不同階段，前60°保持全通(或調(diào)制)，后60°進行調(diào)制(或全通)，即上下橋臂對稱調(diào)制。也就是說，6個功率管輪換進行PWM調(diào)制，每個導通狀態(tài)對應一個功率管斬波。這樣，半橋調(diào)制方式可以分為H-pwm-L-on、H-on-L-Pwm、 on-pwm和pwm-on四種PWM調(diào)制方式。換相轉(zhuǎn)矩波動的大小隨著調(diào)制方式的不同而不同。當直流無刷電機反電動勢為梯形波、系統(tǒng)采用兩兩導通、三相六狀態(tài)的120°導通方式時，四種半橋PWM調(diào)制方式的輸出波形如圖所示。
四種半橋PWM調(diào)制方式的輸出波形
（a）h-pwm-l-on （b）h-on-l-pwm （c）on-pwm （d）pwm-on
研究表明，在四種半橋調(diào)制調(diào)制方式中，pwm-on調(diào)制方式(即前60°調(diào)制，后60°全通)的換相轉(zhuǎn)矩波動最低，因而采用pwm-on半橋調(diào)制方式可減小直流無刷電機的換相轉(zhuǎn)矩波動，有利于提高系統(tǒng)伺服精確度。在此半橋調(diào)制方式再采用補償電流法可有效抑制換相轉(zhuǎn)矩波動，可使轉(zhuǎn)矩脈動的幅值減小57.1%。
2、PWM控制方式對非換相期間轉(zhuǎn)矩的影響
PWM控制還有另外一個問題,就是當電機工作在星形三相六狀態(tài)反電動勢為梯形波時，一般認為，電磁轉(zhuǎn)矩是由流過兩相繞組的電流大小決定的，沒有考慮截止相在非換相期間的電流狀態(tài)對電磁轉(zhuǎn)矩的影響。實際上，在非換相期間，在截止相上可能會有續(xù)流流過，該電流將參與到總的電磁轉(zhuǎn)矩的合成中去，破壞了原來只有兩相電流合成電磁轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，從而加劇了非換相期間的電磁轉(zhuǎn)矩波動。不同的PWM調(diào)制方式對非換相區(qū)間電磁轉(zhuǎn)矩脈動的影響程度有區(qū)別。分析和仿真實驗結(jié)果表明，單斬(即半橋調(diào)制)上橋調(diào)制時，截止相在其反電動勢小于零時產(chǎn)生續(xù)流,單斬下橋調(diào)制時,截止相在其反電動勢大于零時產(chǎn)生續(xù)流,雙新調(diào)制(即全橋調(diào)制)時，截止相不會有續(xù)流。全橋調(diào)制雖然不會出現(xiàn)截止相續(xù)流導通的現(xiàn)象，但這種調(diào)制方式的開關損耗比較半橋調(diào)制大。
為了解決這個問題，近年來有學者提出了許多新的PWM調(diào)制方式，其中30°調(diào)制方式又稱為“Pwm-on-pwm”調(diào)制，是一個較成功的方式。它的每只開關管在120°開通中前30°和后30°期間進行PWM調(diào)制，中間60°區(qū)間保持恒通。30°調(diào)制既完全消除了截止相導通的現(xiàn)象，又能夠降低開關損耗。但是，在30°調(diào)制需要再加裝三路位置傳感器，才能滿足控制要求。在這種情況下,電動機系統(tǒng)就會変得復雜，同時也增加了成本。