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基于前置斩波无刷吊扇控制器研究

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摘要

随着家用空调器的普及，传统吊扇由于功能单一，与家居布置发生冲突等原因，已开始逐渐淡出市场。然而，随着人们对节能、室内空气品质、舒适度和噪声等的更高要求，一种集景观照明、不同运行模式选择的多功能高档吊扇却在快速发展。目前市场上高档吊扇仍采用传统吊扇的电动机驱动，如小功率单相异步电动机，或单相换向器式电动机。这类电机调速及控制性能不佳，难以满足高档吊扇不同运行模式方面的控制要求，特别是其力能指标低，损耗大，运行成本较高。永磁无刷直流电动机(以下简称无刷电机)具有直流电机的特性，调速和控制性能好，无刷电机逐渐走进人们的视野。
　　 众所周知，当无刷电机转速很低时，所需要的PWM占空比就很低，使得绕组电流不连续，导致高次谐波成份较多，这样会造成无刷吊扇运行平稳性较差，特别是电磁噪声比较大的问题。无刷吊扇电磁噪声产生的原因是多方面的，但电机绕组电流不连续，电流中高次谐波所产生的电磁噪声对人的影响较大。为此，在电源与逆变器之间增加一个BUCK电路来调节无刷电机绕组的端电压，这样逆变器在一个换相周期内就不需要进行PWM斩波，即通过控制器的前置斩波达到改善电机绕组电流和降低噪声的目的。
　　 本文介绍了吊扇的发展现状与趋势以及外转子无刷电机的研究现状；重点研究了基于C8051F单片机和IPM模块PS21964前置斩波高档无刷吊扇控制器，并展开了硬件和软件设计工作；研究了极槽配合和辅助槽等对电机电磁噪声和脉动转矩的影响；构建了吊扇无刷电机试验平台，并进行了系统调试和全面的试验研究。现场试验结果表明，基于前置斩波的吊扇无刷电机控制器能够有效地降低吊扇低速运行时转矩脉动和电磁噪声。

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