介紹的實(shí)驗(yàn)對象為磁懸浮控制力矩陀螺用高速永磁無刷直流驅(qū)動電機(jī)，給出了高速轉(zhuǎn)子驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。由于磁懸浮控制力矩陀螺是空間飛行器的姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而在太空中的飛行器需要較低的功耗，因此，研究工作為高速永磁無刷直流電機(jī)的低功耗控制技術(shù)。

　　高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)原采用h_pwm_l_on控制方式，這樣在導(dǎo)通繞組電流中會產(chǎn)生高頻跳變電流分量。按照bertotti分立鐵耗計(jì)算模型，鐵磁材料的損耗可以分為磁滯損耗、經(jīng)典渦流損耗和異常渦流損耗，如不考慮局部磁滯環(huán)則可以寫成：

　　在式（⒋26）中，pfe為鐵耗；ph為磁滯損耗；pc1為經(jīng)典渦流損耗；pex為異常渦流損耗；kh和α為磁滯損耗系數(shù)；f為交變磁場波的頻率；bm為磁場波的幅值；為經(jīng)典渦流損耗系數(shù)，其中σ、d、mv分別為硅鋼片的電導(dǎo)率、厚度和密度；b（θ）為硅鋼片的磁通密度波；kcx為異常渦流損耗系數(shù)。由于交變磁場波的頻率與交變電流成正比，因此可以認(rèn)為鐵磁材料的渦流損耗與交變電流跳變頻率成平方關(guān)系，磁滯損耗與交變電流跳變頻率成正比關(guān)系。因?yàn)樘冸娏鲿a(chǎn)生跳變磁場，則跳變磁場會在定子、轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生大量渦流損耗。消除導(dǎo)通繞組中高頻跳變電流主要有兩種方式，其一為提高電感值，其二為提高開關(guān)管pwm頻率。但電機(jī)電感值不可改變，所以應(yīng)在電機(jī)接人電路中串人較大電感，并提高開關(guān)頻率。

　　根據(jù)以上的理路，因此新的電機(jī)控制系統(tǒng)采用了降壓斬波的控制方式。這樣原逆變橋只負(fù)責(zé)電機(jī)換向，而不再對電機(jī)給定電壓進(jìn)行調(diào)制，電機(jī)的電壓給定值由前向降壓斬波電路通過pwm波進(jìn)行控制。

　　原電機(jī)系統(tǒng)采用h_pwm_l_on的控制方式穩(wěn)速在30000r／min，其繞組電流波形如圖1所示。該控制方式，只對逆變橋?qū)ɡ@組的上管進(jìn)行pwm調(diào)制，下管恒通，開關(guān)頻率選擇20khz。

　　由圖1可以看出，采用這種控制方式，繞組在120°導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)電流波形有高頻pwm跳變分量，由前述可知這會給電機(jī)帶來大量渦流損耗。

　　從圖2可以看出，采用buck控制方式后繞組中波形在120°導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)電流波形變得較為平直，這樣渦流損耗會大大降低，從而降低電機(jī)功耗（由33．6w降低至29w）。

　　本節(jié)對基于buck變換器的永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)建立了模型，并在仿真中檢驗(yàn)了相關(guān)特性，在最終的電機(jī)實(shí)驗(yàn)中采用新的控制方式比原控制方式在電機(jī)功耗方面也有所降低，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的結(jié)果。

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