反電動勢為理想梯形波的永磁直流無刷電機,通以120°電角度間隔的方波電流,會有著恒定的轉(zhuǎn)矩,且沒有轉(zhuǎn)矩脈動。而在非理想條件下會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動,主要有以下兩種:
(1)相電流開通和關(guān)斷時偏離所需的恒幅值電流指令會產(chǎn)生十分明顯的換相轉(zhuǎn)矩。
(2)逆變器輸出電壓的開關(guān)諧波產(chǎn)生了諧波電流,從而產(chǎn)生開關(guān)諧波轉(zhuǎn)矩。
當然還有其他類型的轉(zhuǎn)矩脈動,例如由于永磁體和它們在裝配中的不對稱、氣隙的偏心以及定位轉(zhuǎn)矩等產(chǎn)生的,但這些都很少被提及。在給定的電機參數(shù)下,針對磁通分布的不對稱和電流換相等因素,對換相轉(zhuǎn)矩進行分析,并且給出分析結(jié)果。

直流無刷電機的弱磁控制與永磁同步電機的有些類似,都是利用電流的超前角控制。當電機的反電動勢等于或超過逆變器輸出能達到的相電壓峰值值時,電機就開始使用弱磁控制。在這種模式下,注意到當電機反電動勢等于或超過逆變器所能提供的峰值相電壓時,電流控制器已經(jīng)飽和,因而此時沒有瞬時電流控制。因此僅有的辦法是設(shè)法控制電壓,使得反電動勢比電壓低時讓電壓的導通角超前。這發(fā)生在梯形波反電動勢的上升階段,以及從平直段或者是極大恒定值區(qū)域下降時。然后電流的導通角也被提前,結(jié)果導致電流的相位超前。在這里,將再次利用分析的結(jié)果去理解概念以及指導實際應(yīng)用。通過考慮波形為理想梯形波的輸入電流的基波以及磁通密度的分布來進行穩(wěn)態(tài)性能的預測。但是實際上,尤其是在相位超前模式中,電流是外加電壓的響應(yīng),因此需要通過估計它去獲得轉(zhuǎn)矩而不是假定它。這就需要永磁直流無刷電機和驅(qū)動器的動態(tài)模型,按規(guī)定對所需的輸入電壓進行編程,以便研究電機在任意速度下的瞬時轉(zhuǎn)矩和電流特性。研究這些所需的電機驅(qū)動器的數(shù)學模型。注意評價具體應(yīng)用時電機驅(qū)動器的實用性時需要用到轉(zhuǎn)矩脈動因此在所有的條件下包括電流超前角模式中都需要計算轉(zhuǎn)矩脈動。