基于SEPIC变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

发布时间:2023-02-06  

PART 01 研究介绍

无刷直流电机(BLDCM)具有良好的调速和控制性能,同时又具有功率密度高、功率因数高、结构简单、可靠性高等一列优点,非常适合在农业电动车辆上作为驱动电机使用。但是,无刷直流电机在车辆驱动系统中应用时存在换相转矩脉动较大、无位置传感器控制、制动能量回馈制动困难等一些问题,这也是无刷直流电机没有在电动车辆驱动系统中得以广泛应用的主要原因。为提高无刷直流电动机的性能,研究提出了一种使用单端初级电感变换器(SEPIC)调节无传感器无刷直流(BLDC)电机的组合方法,以改善无刷直流电机速度环和转矩环的控制策略。其中,研究以减小无刷直流电机转矩脉动为目的,基于金鹰优化(GEO)算法和径向基函数神经网络(RBFNN)算法结合,实现了对无数直流电机转速和转矩的控制。研究所提出的改进的无桥单端初级电感变换器,可用于调节比例积分微分(PID)控制器的参数,从而提高无刷直流电机转矩控制中转速闭环(PID)控制器的性能,为无刷直流电机的控制提供了新思路。


PART 02 研究内容

为了控制无刷直流电动机的转矩和转速以减小转矩脉动,研究提出了基于GEO-RBFNN的PID控制器。所提出的无刷直流电机无传感器控制结构如图所示。研究中,PID控制器作为建议的控制器来整定控制参数。该PID控制器产生PWM信号进行控制参数的最优整定,为改进的无桥SEPIC变换器提供PWM信号,实现无传感器无刷直流电动机的最优速度控制和转矩脉动抑制。

eb3197c8-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

如图所示,研究采用GEO - RBFNN算法实现了转速、转矩控制和转矩脉动最小化,通过在MATLAB/Simulink平台上建立了GEO-RBFNN模型,结果表明,采用该方法计算的定子电流、功率因数和转矩脉动分别为1.26%、0.9951和7.4,与现有的FA和PSO方法相比,该方法的有效性提高了计算效率。

eb5053de-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

eb6236b2-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

eb86f204-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

ebb1d12c-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

如图所示,研究在没有控制器的情况下,分析了基于转子转速、转矩变化、定子电流、定子电动势的对转矩脉动抑制的效果以及转矩脉动抑制的实现方法。

ebc8d778-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

ebd01308-92ce-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

研究采用的GEO-RBFNN方法以较少的迭代次数提供可靠的结果,GEO-RBFNN支持简单的计算,并提供了较低的难度,但研究所建立的控制算法对于高转速的大功率系统,其控制模型的性能有限,与此同时,该研究未实现控制器参数的自适应整定,因此无法保证系统在复杂工作阶段下的稳定性。


PART 03 研究结论

研究提出了一种控制无刷直流电动机转速和转矩脉动的新方法。在MATLAB/Simulink平台上建立GEO-RBFNN模型;并与现有的FA和PSO方法进行了性能比较。该系统比现有方法具有更好的效果,在实现转矩脉动抑制上(现有方法)抑制效率为75%。FA、PSO和研究所提出方法的效率分别为82.136%、77.26588%和97.99038%。研究所提出的方法有效性提高了计算效率,与此同时,研究通过改进无桥单端初级电感变换器,可实现对比例积分微分(PID)控制器的参数的调节,从而提高无刷直流电机转矩控制中转速闭环(PID)控制器的性能,为无刷直流电机的控制提供了新思路。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

相关文章

    是大型机器和装置中最关键的部件之一,它的性能和质量会直接影响到电机的使用效果和寿命,因此被广泛应用于机械、工程和工业领域。无刷电机电子换向器的基本原理是基于三相交流电的相位差异,通过......
    应用。 03、无刷直流电机和永磁同步电机无需使用电刷和换向器来驱动电机,因此比有刷电机更加高效可靠。 04、无刷直流电机和永磁同步电机利用软件控制算法代替电刷和机械换向器来驱使电机运行。 05、无刷直流电机和永磁同步电机......
    无刷直流电机的工作原理及主要结构;无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。 无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷......
    不使用机械的电刷装置,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料,性能上相较一般的传统直流电机有很大优势,是当今最理想的调速电机。 一、有刷直流电机简介 介绍无刷直流电机之前,我们来看看有刷电机......
    bldc无刷电机换相原理 bldc无刷直流电机和变频电机的区别;无刷电机的换相是什么意思 无刷电机的换相是指根据电机转子当前的位置,将电流从一个相位转移到下一个相位的过程。换相是为了确保电机......
    磁体,此时线圈在磁场中受力的作用沿顺时针方向转动,由于换向器的存在,在线圈转动180°后线圈的电流依旧是左边流入右边流出,线圈保持沿顺时针方向转动。当线圈和换向器变为两组,三组甚至更多之后,就是我们常见的有刷电机......
    此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。     直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理......
    优良可控性的同时,用电子元器件代替了电刷和换向器。 2.2.1 无刷电机结构 转子包含永磁体,定子包含绕组,这意味着该结构将图 2.1 所示的直流电机中定子和转子的位置颠倒(上一篇)。对于有刷直流电机,一旦电流通过换向器......
    无刷直流电机的电流换向电路 无刷直流电机的三相全桥驱动电路;无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。 无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机......
    有刷直流电机的结构与原理;这是无刷电机技术手册系列的第2部分,它解释了有刷电机的结构和工作原理以供比较。接下来我们将解释无刷电机。 在讲解无刷电机的工作原理之前,我们先介绍一下无刷电机......

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>