理论教育 转矩波动及其原因

转矩波动及其原因

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:运行时的转矩波动由许多不同因素造成,首先是齿槽转矩的存在。其他原因的转矩波动本质上是独立于齿槽转矩的,没有齿槽转矩时也可能存在。在永磁同步电动机中驱动器换相转矩波动几乎是没有的,它的转矩纹波主要是电流纹波造成的。这种高频电流振荡的影响是产生高频转矩振荡,其幅度将低于由电流换相所产生的转矩波动。

转矩波动及其原因

两种电动机性能最引人关注的是在转矩平稳性上的差异。运行时的转矩波动由许多不同因素造成,首先是齿槽转矩的存在。已研究出多种卓有成效的齿槽转矩最小化设计措施。例如定子斜槽或转子磁极斜极可使齿槽转矩降低到额定转矩的1%~2%以下。原则上,永磁同步电动机和无刷直流电动机的齿槽转矩没有太大区别。

其他原因的转矩波动本质上是独立于齿槽转矩的,没有齿槽转矩时也可能存在。如前所述,由于永磁同步电动机和无刷直流电动机电流波形的不同,为了产生恒定转矩,永磁同步电动机需要正弦波电流,而无刷直流电动机需要矩形波电流。但是,永磁同步电动机需要的正弦波电流是可能实现的,而无刷直流电动机需要的矩形波电流是难以做到的。因为无刷直流电动机绕组存在一定的电感,它妨碍了电流的快速变化。无刷直流电动机的实际电流上升需要经历一段时间,电流从其最大值回到零也需要一定的时间。因此,在绕组换相过程中,输入到无刷直流电动机的相电流是接近梯形的而不是矩形的。每相反电动势梯形波平顶部分的宽度很难达到120°。正是这种偏离导致无刷直流电机存在换相转矩波动。在永磁同步电动机中驱动器换相转矩波动几乎是没有的,它的转矩纹波主要是电流纹波造成的。

高速运行时,这些转矩纹波影响将由转子的惯性过滤去掉,但在低速运行时,它们可以严重影响系统的性能,特别是在位置伺服系统的准确性和重复性方面的性能会恶化。(www.daowen.com)

应当指出,除了电流波形偏离期望的矩形外,实际电流在参考值附近存在高频振荡,它取决于滞环电流控制器滞带的大小或三角波比较控制器的开关频率。这种高频电流振荡的影响是产生高频转矩振荡,其幅度将低于由电流换相所产生的转矩波动。这种高频转矩振荡也存在于永磁同步电动机中。实际上,这些转矩振荡较小和频率足够高,它们很容易由转子的惯性而衰减。不过,由相电流换相产生的转矩波动远远大于电流控制器产生的这种高频转矩振荡。

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