【正文】 ； (5)機械工藝引起的轉矩脈動 特種電機及其控制 54 換相與轉矩脈動 換相過程中電路方程 為 ????????????????????0)(0)(cbaSccMbbMccMaaMiiiUedtdiLedtdiLedtdiLedtdiLmcba Eeee ???dtdidtdidtdi b??? ac0??? cba iii由于 又 得 特種電機及其控制 55 ?????????????SmMaMmMaMUEdtdiLdtdiLEdtdiLdtdiL22022bb整理，得 bc232 ( )343a S mMSmMSmMdi U Edt Ldi U Edt Ldi U Edt L? ????????????????換向過程中各相電流變化公式： 特種電機及其控制 56 解上述微分方程組，并考慮各相電流的初值和終值為換相前后各相電流的穩(wěn)態(tài)值 ，得 c232343SmaMSmbMSmMUEi I tL(U E )itLUEiIL? ????????????? ? ???特種電機及其控制 57 (三種情況 ) 1） ia與 ib變化率相等，即 ia降為 0的同時 , ib達到穩(wěn)態(tài)值 I 令 ia(tf)=0，可得換相時間為 32MfSmLItUE??令 ib(tf)=I，可得換相時間為 32 ( )MfSmLItUE??所以： U=4E? 上式反應了在該換相條件下，外加電壓與電機繞組反電勢 (也即轉速 )之間的相應關系 特種電機及其控制 58 情況 1特點：換相電流同時達到穩(wěn)態(tài) 情況 1條件： U=4E? 換相電流變化曲線 特種電機及其控制 59 換相電流變化曲線 2） ia降為零時， ib還未 達到穩(wěn)態(tài)值 I 此時 所以 情況 2發(fā)生的條件 ： U4E? 令 ia(tf?)＝ 0，得 ia降為零的時間 tf? 32MfSmLItUE? ? ?特種電機及其控制 60 3） ib達到穩(wěn)態(tài)值 I時， ia還未降為零 換相電流變化曲線 發(fā)生條件： U4E? 特種電機及其控制 61 3. 不同換相過程中轉矩的脈動 換相過程中的電磁轉矩： 因 ia十 ib十 ic＝ 0，則有 : 換向期間電磁轉矩與非換向相繞組中的電流成正比 2 mecETi???24()3m S meME U ET I tL????1 ()e m a m b m cT E i E i E i? ? ??特種電機及其控制 62 對于情形 1： U＝ 4E?,T保持恒定 對于情形 2： U4E?,T減少 對于情形 3： U4E?,T增加 在非換相時，即每個導通狀態(tài)內，電機的電磁轉矩為 當 U4E?時： 換向轉矩脈動為： 特種電機及其控制 63 當 U4E?時： 換向轉矩脈動為 : 結 論 換相轉矩脈動決定于繞組反電勢，也就是電機的轉速，而與電樞穩(wěn)態(tài)電流無關。 直接利用電動機本身的相變量來建立數學模型 特種電機及其控制 41 三相繞組的電壓平衡方程為 定子相繞組電壓 定子相繞組電流 定子相繞組自感、互感 定子相繞組電動勢 微分算子 ???????????????????????????????????????????????????????????????cbacbacbacbaeeeiiidtdLMMMLMMMLiiirrruuu000000特種電機及其控制 42 當三相繞組為 Y連接，且沒有中線，則 ： ia+ib+ic=0 Mia+Mib=Mic Mib+Mic=Mia Mia+Mic=Mib ??????????????????????????????????????????????????????????????????cbacbacbacbaeeeiiidtdMLMLMLiiirrruuu000000000000所以得電壓方程： 特種電機及其控制 43 無刷直流電動機的等效電路如圖所示 r LM ec US VD1 VD4 VT1 VT4 VD5 VD2 VT3 VT6 VD3 VD6 VT5 VT2 r LM ea + + + ia ib ic r LM eb A B C 特種電機及其控制 44 無刷直流電動機的反電動勢 無刷直流電動機氣隙磁密及反電動勢波形如下圖所示 特種電機及其控制 45 設電樞繞組導體的有效長度為 La，導體的線速度為 v，則單根導體在氣隙磁場中感應的電動勢為 (V) vLBe a??60260npnDv ?? ??(m/s) 如電樞繞組每相串聯(lián)匝數為 W?，則每相繞組的感應電動勢幅值為 nCnpWeWE eim ???? ? ?????? 152ai LB ???? ??特種電機及其控制 46 無刷直流電動機穩(wěn)態(tài)性能的動態(tài)模擬 依據基爾霍夫定律，可得換相過程中的電路方程為 ( ) 0()0acM a a M c cbcM b b M c c Sa b cdi diL ri e L ri edt dtdi diL ri e L ri e Udt dti i i?? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ???? ? ????續(xù)流結束后，換相完成，電路方程變?yōu)椋? ?????????????0)(cbScccMbbbMiiUeridtdiLeridtdiL以上兩式構成了無刷直流電動機的線電壓模型 特種電機及其控制 47 無刷直流電動機穩(wěn)態(tài)性能的簡化分析 為了簡化分析，假設不考慮開關器件動作的過渡過程，并忽略電樞繞組的電感。 由于在無刷直流電動機中磁狀態(tài)角比較大，直軸電樞反應磁動勢可以達到相當大的數值，為了避免使永磁體發(fā)生永久失磁，在設計時必須予以注意。 可見 ， 在一個磁狀態(tài)范圍內 ， 電樞磁動勢在剛開始為最大去磁 ， 然后去磁磁動勢逐漸減??；在 1/2磁狀態(tài)時既不去磁也不增磁；在后半個磁狀態(tài)內增磁逐漸增大 ， 最后達到最大值 。 特種電機及其控制 34 1. 二二導通方式 電樞繞組的反電動勢波形及其角形聯(lián)結二二導通方式的導通規(guī)律 特種電機及其控制 35 2. 三三導通方式 電樞繞組的反電動勢波形及其角形聯(lián)結三三導通方式的導通規(guī)律 特種電機及其控制 36 無刷直流電動機的電樞反應 電動機負載時電樞繞組產生的磁場對主磁場的影響稱為電樞反應 。 特種電機及其控制 31 三相繞組的反電動勢波形及其二二導通方式下的導通規(guī)律