【摘 要】
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节能和效率是工业经济发展的主题,电机在各行各业都是主要的动力来源,无刷直流电机（BLDCM）以其控制简单,效率高,功率密度大等优势脱颖而出。在自动化程度较高的工业现场,电机频繁在四象限运行,而传统的电机控制系统常采用二极管整流,能量无法双向流动,因此电机四象限运行制动时常采用能耗制动和反接制动,损耗较大。以电压型PWM整流器替代传统二极管整流,组成BLDCM四象限运行控制系统,用来改善网侧电流和解
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节能和效率是工业经济发展的主题,电机在各行各业都是主要的动力来源,无刷直流电机（BLDCM）以其控制简单,效率高,功率密度大等优势脱颖而出。在自动化程度较高的工业现场,电机频繁在四象限运行,而传统的电机控制系统常采用二极管整流,能量无法双向流动,因此电机四象限运行制动时常采用能耗制动和反接制动,损耗较大。以电压型PWM整流器替代传统二极管整流,组成BLDCM四象限运行控制系统,用来改善网侧电流和解决BLDCM四象限运行问题,具有很高的研究价值。本文首先对BLDCM四象限运行控制系统工作原理进行分析,并对BLDCM回馈制动原理及回馈制动过程中绕组电流的状态进行数学推导。建立BLDCM和电压型PWM整流器的数学模型,为控制策略的制定提供理论基础。论文主要从BLDCM四象限运行控制系统的控制策略入手,通过对控系统的响应速度及实现难度分析,确立以直接功率（DPC）控制实现对PWM整流器的可控整流。通过对不同的电流采样方式进行对比分析,选择相电流采样方式,重点推导了 BLDCM由电动状态转换为回馈制动状态的动态过程,针对现有回馈方式存在的缺陷,提出将PWMOFF与OFFPWM相结合的新型调制方式,并详细分析了此新型调制方式下具体的回馈过程。详细推导了回馈制动过程中转矩脉动产生的原因,并采用改进重叠换相法对其进行抑制,通过检测关断相电流是否为零来确定补偿时间,并在补偿时间内对开通相功率管进行恒通处理,对关断相功率管进行PWM调制处理,使得两相电流斜率达到一致,从而抑制转矩脉动。并根据不同负载选择恒转矩回馈和变转矩回馈策略,在此基础上确立BLDCM四象限运行控制系统总的控制策略。对提出的理论和控制策略搭建仿真模型进行验证,并对设计的控制系统进行软硬件分析,搭建了以DSP&CPLD为核心的BLDCM四象限运行控制系统,实现BLDCM四象限运行。通过对实验结果进行详细分析,验证了所提理论及控制策略的正确性和可行性。
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