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本文主要研究了从零到空载转速范围内稀土永磁无刷直流电机高精度转速控制。分析了稀土永磁无刷直流电机原理特性,提出了一种通过直接控制绕组换向时间进而控制电机转速的方法。 在转速比小于3的调速范围内,换向同时受转子位置信号和由给定转速确定的辅助换向信号控制,采用比例—积分(PI)控制算法控制转子位置信号与辅助换向信号的相位差,使两信号频率一致。针对绕组梯形波感应电势平顶宽度为120°电角度的电机,在转速比为3～30的调速范围内低速运行时,采用平顶宽度为60°电角度的梯形波电压驱动,电机相当于同步电机工作,电压频率及相位由给定转速确定,通过闭环控制调节电压幅值使功率角稳定在60°,在系统稳定的前提下减小转速波动;在转速比大于30的调速范围超低速及定位运行时,采用相同的梯形波电压驱动电机,电压频率及相位由给定转速确定,但对功率角不作闭环控制,在电机额定电流范围内尽量增加电压幅值,用开环控制方法使功率角趋近于0°。 电机在不同运行模式间切换时,采用两个速度切换点的滞环切换方式,防止了电机速度处于切换点时不断切换运行模式引起的转速波动。在不同转速采用不同运行模式,可使电机的调速范围变宽,转速控制精度及稳定性明显提高。样机试验结果表明,电机转速从零到额定转速范围内连续可调,转速控制精度达到0.1%,并具有任意角度定位的能力。 此外,对稀土永磁无刷直流电机的弱磁控制和发电控制进行了研究,在理论上详细阐述了控制方法,并给出了一套简单而切实可行的方案。