第44卷2011年第9期9月MICROMOTORSVol.44．No.9Sep.2011收稿日期:2010-11-12作者简介:王结飞(1984,男,硕士,研究方向计算机控制与系统集成。郭前岗(1960,男,教授,研究方向电力电子与电气传动。无刷直流电机回馈制动的PWM调制方式研究王结飞,郭前岗,周西峰(南京邮电大学自动化学院,南京210003摘要:介绍了无刷直流电机回馈制动时的四种PWM调制方式,详细分析了四种不同的调制方式对无刷直流电机换相过程及换相转矩脉动的影响。通过分析得出,当回馈制动时,采用PWM_OFF型调制方式时,无刷直流电机的换相过程最短、换相转矩脉动最小。仿真结果证明了结论的正确性和实用性。关键词:无刷直流电机;回馈制动;PWM调制方式;转矩脉动:TM36+1文献标志码:A:1001-6848(201109-0058-04StudyonPWMModesofRegenerativeBreakforBrushlessDCMotorWANG激efei,GUOQiangang,ZHOUXifeng(AutomationInstitute,NanjingUniversityofPosts＆Telecommunications,Nanjing210003,ChinaAbstract:FourPWMmodesusedinregenerativebreakforBLDCMwereintroducedandthedifferentinflu-encesonthecommutationprogressandthecommutationtorquerippleofBLDCmotorsatthestateofregener-ativebreakwereanalyzed．ItpointsedoutthePWM-OFFtypeisthebestPWMmodetoreducethetimeofcommutationandcommutationtorqueripple．ThesimulationresultsshowthatthePWM-OFFtypeiscorrectandpractical．Keywords:BLDCM;regenerativebreak;PWMmode;torqueripple0引言无刷直流电动机转子采用永磁材料励磁,体积小、重量轻、结构简单、运行可靠,且具有高效节能、易于控制等一系列优点,已广泛应用于办公自动化设备、计算机外围设备、仪器仪表和家用电器等领域,尤其在电动车领域,BLDCM已经成为电动汽车驱动的首选电机[1－2]。无刷直流电机的制动方式分为机械制动和电气制动,机械制动直接将机械能转化为热能,制动方式简单可靠有效。电气制动分为回馈制动和反接制动,反接制动效果明显,但是制动过程中不但没有将机械能转化为电能回馈到供电电源,而且还需要电源提供制动电流[3];而回馈制动时,制动电流由电机自身提供,即将机械能转化为电能,同时将电能回馈至蓄电池,不仅经济环保,而且延长电池的使用时间[2]。在回馈制动的过程中,由于相电感的存在,无刷直流电机在换相过程中,相间换流存在延迟,换相相电流不可能瞬间降为零[1,4],且由于不同的调制方式会带来不同中性点电压[5],非导通相的电流降落速度也会发生变化,进而影响电机换相期间的转矩脉动。下面将具体分析不同的调制方式对换相相电流和换相转矩的影响。1电动运行系统主电路拓扑如图1所示。电动运行时,相电流的导通方式采用120ʎ导通方式,每个功率管导通时间均为120ʎ电角度。当采用H_PWM-L_ON调制方式时,即仅对导通期内的上桥臂功率管进行PWM调制,而另下桥臂功率管常通。功率管的开关状态取决于无刷直流电机转子的位置,转子位置通常由霍尔位置传感器获得。图1主电路拓扑设电机电动运行时,霍尔位置传感器信号与功9期王结飞等:无刷直流电机回馈制动的PWM调制方式研究率管导通状态的关系如表1所示表1电动运行时霍尔信号与功率管导通状态关系HALL001101100110010011功率管T1T4T1T6T3T6T3T2T5T2T5T4电动时,相电流、反电动势波形如图2所示。由图2可以看出,电动运行状态下,当AB相导通时,若采用H_PWM-L_ON调制方式,则仅T1接受PWM调制,T4为常通状态,此时有ea=－eb=E,ia=－ib=I,E为反电动势幅值,I为相电流大小,ec从－E变化到+E。当T1导通时,电流流向为电源正极→T1→A相→B相→T4→电源负极;当T1关断时,电流流向为T1→A相→B相→T4→T1。图2电流及反电动势波形无刷直流电机产生的电磁转矩为Te=eaia+ebib+ecicω(1式中,ω为电机角速度;电动运行时,反电势与相电流同向,Te＞0。电机消耗直流侧电能转化成机械能。2回馈制动当无刷直流电机处在回馈制动状态时,相电流的采用120ʎ导通方式,采用的调制方式有:方式①(H_OFF-L_PWM;方式②(H_PWM-L_OFF;方式③(OFF-PWM;方式④(PWM-OFF。表2列出了各调制方式中功率管的开通状态与霍尔信号的对应关系。表2功率管开通状态与霍尔信号的关系HALL001101100110010011方式①T2T2T4T4...