张泽宇， 罗欣， 沈安文， 徐金榜

(华中科技大学 人工智能与自动化学院，武汉 430074)

0 引 言

与标准永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)相比，非正弦气隙磁密的无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)具有制造成本低、功率密度和效率高等优势，在工业领域得到了广泛的应用[1-2]。其中凸极式无刷直流电机(interior permanent magnet type brushless DC motor,IPM-Type BLDCM)的转子内置永磁体，机械结构坚固[2]，保证了电机在运行过程中可以获得较强的稳定性和鲁棒性。由于交直轴电感不对称而产生了额外的磁阻转矩，在需要较宽调速范围及较大输出转矩的工业应用中优势明显。通过最大转矩比 (maximum torque per ampere,MTPA) 控制可以充分利用磁阻转矩，对定子电流矢量转矩角进行控制以保证相同电流幅值情况下输出最大电磁转矩[3]。然而在运行过程BLDCM产生的转矩脉动(尤其是换相转矩脉动)在很大程度上限制了其在高精度场合的应用[4-5]。

常规的两相馈电模式通过逆变器向电枢绕组中注入近似120°电角度平顶的方波电流，但由于电机中感性元件的存在和直流母线电压的限制导致了开通相和关断相的电流变化率难以预测，从而产生换相转矩脉动[5-6]。文献[7]通过控制正比于电机瞬时转矩的合成电流来抑制转矩脉动。文献[8]中采用两相/三相馈电的混合切换模式来改善直接转矩控制下的电机性能。但是这些方法无法实现高低速区间及导通/换相周期间的控制策略统一，增加了算法的复杂性。此外对于凸极式电机，注入的方波电流难以消除由转子凸极性引起的转矩脉动分量。……