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1、Influence of Conduction Advance Angel on the Characteristics of BLDC Motor,李建军2008年12月27日,超前角对电机特性的影响,主要内容,超前角的概念,几个问题,超前角对电机特性的影响,机械特性的影响波动力矩的影响电机效率的影响,无位置控制中的应用电机动态特性,最优超前角控制,一、几个问题,1.1 什么是超前角？导通超前角(Conduction advance angle)电流超前角(Current leading angel)弱磁控制(Field weaking control)1.2 什么是指最优超前角？怎样实现最
2、优超前角控制？在方波控制中最常见的一种最优超前角公式1.3 最优超前角一定是“最优”吗？对效率和电机各种特性来说1.4 表面凸出式和内置式？最优超前角是否在Id=0处?,二、超前角的概念,2.1 导通超前角 （Conduction advance angel）导通逻辑,二、超前角的概念,2.1 导通超前角 （Conduction advance angel）傅里叶分解,二、超前角的概念,2.1 导通超前角 （Conduction advance angel）简易正弦波导通逻辑,二、超前角的概念,2.1 导通超前角 （Conduction advance angel）CRPWM,二、超前角的概念
3、,2.1 导通超前角 （Conduction advance angel）,二、超前角的概念,2.2 电流超前角 （ Current leading angel ）正弦波电机IPM2.3 弱磁控制 （Field weaking control）电压极限，提高转速,主要内容,超前角的概念,几个问题,超前角对电机特性的影响,机械特性的影响波动力矩的影响电机效率的影响,无位置控制中的应用电机动态特性,最优超前角控制,三、超前角对电机特性的影响,3.1 机械特性的影响,三、超前角对电机特性的影响,3.1机械特性的影响IPM,三、超前角对电机特性的影响,3.1 机械特性的影响IPMId为负值时转矩系数最
4、大,三、超前角对电机特性的影响,3.2 波动力矩的影响当反电动势的平顶宽度为180度电角度时，相电流超前反电动势一定的角度对电磁转矩没有影响，因为在相电流相位移动的范围内，反电动势没有变化。当反电动势的平顶宽度小于120“电角时，由于120“区间内反电动势的变化，电磁转矩将随着换相超前角的改变而改变。,三、超前角对电机特性的影响,3.2 波动力矩的影响在BLDCM的反电动势平顶宽度小于120度时，换相超前角的增加会导致电磁转矩脉动的增加。,三、超前角对电机特性的影响,3.2 波动力矩的影响电磁转矩纹波峰峰值随不同的和的变化规律，从图中可以看出，转矩纹波峰峰值随着和的减小而逐渐减小，当=0， =
5、30时转矩纹波的峰峰值降为零。BLDCM反电动势的平顶宽度大于120“电角以后，在理想矩形波电流激励下将产生恒定的电磁转矩。当换超前角30度，在任何下，转矩纹波峰峰值都为基值的50%，这对应于在反电动势的过零点开始换相，电流上升，开通相此刻产生的电磁转矩为0，总的电磁转矩只有非换相相产生。,三、超前角对电机特性的影响,3.2 波动力矩的影响,0度,20度,30度,40度,三、超前角对电机特性的影响,3.3 电机效率的影响3.3.1 唐任远院士的原话对表面凸出式（表贴式）转子磁路结构的永磁同步电动机来说，此时单位定子电流可获得最大的转矩。或者说在产生所要求转矩的情况下，只需最小的定子电流，从而使
6、铜耗下降，效率有所提高。这也是表面凸出式转子磁路结构的水磁同步电动机通常采用Id0控制的原因。,三、超前角对电机特性的影响,3.3.2 铜损,三、超前角对电机特性的影响,3.3.3 铁损,三、超前角对电机特性的影响,3.3 电机效率的影响3.3.4 转子涡流损耗对不起！没有相关文献，我正在努力！我还没有搞明白！到底有没有影响？有多大影响？等我下一次作报告吧！,三、超前角对电机特性的影响,3.3 电机效率的影响3.3.5 效率对于表面凸出式，难清楚，Id=0只是说明最大转矩/电流，铜损最小，铁损和转子涡流损耗没有相关分析。研究方法：一、外加正弦波电流，让绕组超前、滞后反电动势。二、外加方波电路，Id=0处难确定。三、实验方法测量，位置信号与电流相位确定Id=0。,3.5.4 超前角对电机特性的影响,3.3 电机效率的影响3.3.5 IPM效率,三、超前角对电机特性的影响,3.4 电机动态特性,三、超前角对电机特性的影响,3.5 方波无位置控制中的应用,四、最优超前角控制,四、最优超前角控制,实现方法霍尔安装（对速度不敏感）位置估算“优但不最优”铜损最小，铁损不是转矩波动变大二极管续流时间不是最短,
