TELKOM NIKA , Vol.13, No .2, June 20 15 , pp. 381 ~ 3 9 0   ISSN: 1693-6 930,  accredited  A  by DIKTI, De cree No: 58/DIK T I/Kep/2013   DOI :  10.12928/TELKOMNIKA.v13i2.991        381     Re cei v ed  No vem ber 1 2 , 2014; Re vi sed  March 17, 20 15; Accepted  April 5, 2015   Analysis and Simulation on Torque Ripples of  Brushless DC Motor      Qian Weik an g 1 , Shi Yutao 2   Schoo l of Optical-Electric al a n d  Comp uter En gin eeri ng, Un iv ersit y  of Sh an g hai for Scie nce  and  T e chnolog y, S han gh ai, Chi n a  2000 93   e-mail: q w k a n g @ sh1 63.net 1 , sy t_alex@163.com 2       A b st r a ct  Becaus e of  its small s i z e hig h  re lia bil i ty, effi ciency, a nd  its outp u t torque   char acteristics,   brush l ess DC  motor (B LDCM ) had b een w i d e ly use d  in  ma ny field of ro bo tics, precisio n i n struments an d   equ ip me nt, etc. How e ver, its  inh e r ent el ectr omag netic torq ue rip p le l i m ite d  the scop e  of its applic atio n ,   w h ich w a s the focus an d diffic u lty of its rese arch in re c ent  years. T h is arti cle fi rst describ ed the ca uses  of  brush l ess DC  motor tor q u e  rippl e, an d the n  torqu e  rip p l e  ge nerate d  b y  four PW M mo du latio n s w a s   ana ly z e d  to  ge t opti m u m  co ntrol sc he me, fi n a lly  the  MAT L AB / SIMULINK sim u lati on   mo d e l  ve ri fi ed  the  ana lysis of the  results. T h is pa per prov id ed the m o st intuiti o n i stic exhi bitio n   Ke y w ords Brushl ess DC  mo tor, T o rque rip p le, MAT L AB/SIMULINK      1. Introduc tion  Brushle ss DC motor (BL DCM ) is on e  type  of permanent mag net synch r o n ous moto r,  whi c h i s  wildl y  used i n  ma ny fields. It has g ood  sp e ed re gulatio n  cha r a c teri sti cs,  su ch a s  h i gh  efficien cy, long life, lo noise, high   spe ed  ran g e ,  good  outp u t ch ara c te ristics a nd ot her  advantag es [1]. The  appli c ation s   of  brushl ess  DC (BLDC) moto rs an d drive s  have gro w n   signifi cantly due to their  high po we r d ensity and  e a sy co ntrol  method in  re cent yea r s in  the  applia nce in d u stry and the  automotive in dustry [2].  Ho wever, it  h a s th e di sa dvantage  of to rque  ri ppl e, a nd thi s   will  re duce the  reliability of  power  tra n smissi on  syst em. What m entione d abo ve rest rict s the appli c atio ns in the hi g her  accuracy  sy stem. The  mai n  cau s of th e d r awba ck  i s  the  existe n c of ind u cto r . Beca use of  the  indu ctor, the curre n t cann ot chang e immediately at  the time of commutation. So that it cause s   the com m uta t ion torqu e  ri pple. The  proce dure  ha s been inve st igated compl e tely in [3]-[4].  What’ s  mo re,  the existen c e of indu ced  emf and  swit chin g metho d  which, in ce rtain conditio n cau s e the fo rward bia s  of diode s conn e c ted to ina c tivepha se an d lead to cu rre n t flow in ina c tive   pha se  and  m a ke s to rqu e   ri pple [5].  Due   to the infl u e n c of the to rq ue  ripple, th e  hot topi of t h e   pre s ent  study  of BLDM i s   comm utation  torque   rip p le  sup p re ssion,  and the  way to su pp re ss th e   torque  rippl e i s  the imp r ove m ent of PWM  mode.  Different modul atio ns of  PWM  u s ed in B L DCM  will g ene rate  differe nt torque  rip p le.  There  a r e  four types of  PWM  mod u lation  propo se d   inclu d ing Hp wm-Lon, Ho n - Lp wm,  p w m - on  a nd on-pwm.  All four  m odulatio ns ca n drive  the  m o tor   su ccessfully, but the probl e m  is whi c h on can g ene rat e  the lowe st torqu e  rip p le.   By the calcul ation, this pa per  will analy z e t he influe n c e s  of four types of PWM  mode on   the torque ripple duri ng  commutation cl early. Four  types of result will be compared to find t he  lowe st one.  To prove the  analysi s  re sult, the BLDCM sim u latio n  model with  different PWM   mode will b e  built in m a tlab/simuli nk.  Four type s o f  PWM mod u l ation can b e  applie d to t he  model, si mul a tion re sult  can present t he con c lu sio n  intuitively and can p r ovi de refe re nce  for   further  study of brushle ss  DC moto r.       2. Compone nts And Principles of BL DM Co ntrol  Sy stem  As sho w n in  the Fig u re  1,   BLDCM control syst e m  co nsi s ts of five  comp one nts,  su ch a s     DC  po we r, logic control, p o we r drive,  ro tor positio n d e tection  syste m  and motor.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 13, No. 2, June 20 15 :  381 – 39 0   382         Fig u re 1. Block Dia g ra m of BLDCM  Control System       In this control  system, power drive unit i s  a  th r e e- p has e  in ve r t er , it c o n t a i ns  s i x IG BT s .   Furthe r mo re,  logic control unit and rotor position  d e te ction sy stem  are the mo st i m porta nt units.  The lo gic co ntrol u n it will  su pply the   power to  ea ch  pha se  wi nding,  and  the rotor po si tion  detectio n  sy stem contai ns  three h a ll sen s ors  whi c ca n provid e the  informatio n o f  rotor p o sitio n   and  spe ed. T hey ca control the o r de r a nd time  of e a c h p h a s con ductio n  of mo tor stato r , the n   the average  voltage of e a c h p h a s win d ing s  can  be  controlled. T h erefo r e the  system can  dri v and control th e bru s hle s s DC motor [6].      3. The Math e m atical Mod e l of BL DCM   Assu ming tha t  the magnetic ci rcuit i s  un satura ted, ed dy current an d hystere s i s  losse s   are not  con s i dere d . Thre e-pha se voltag e equatio n across the moto r windi ng s is  as follo ws:     c b a c b a c cb ca bc b ba ac ab a c b a c b a c b a e e e i i i p L M M M L M M M L i i i R R R u u u 0 0 0 0 0 0                      (1)     Whe r c b a u u u , ,  are the thre e-ph ase vol t ages c b a i i i , , are t he thre e-p h a se  cur r e n t s c b a e e e , , are  the ba ck e m fs c b a R R R , , are th e st ator resi stan ces c b a L L L , , are the  stator wi ndin g self -ind uct i ons cb ca bc ba ac ab M M M M M M , , , , , a r e mu tu a l - i nd uc tio n s  be tw ee the two-p h a s e windi ng s of stator;  p is deri v ate operato r t d d p / in (1).   Becau s e  of  three - ph ase  windi ng s a r e  co mpletely  symmetri c al   and th e p e rmanent   magnet m agn etic pe rme abi lity approxim ates ai r, mor eover, it is a  star  wou nd type. It can  can  be   assume d tha t  three - ph ase  win d ing i n d u ctan ce  a n d  mutual i ndu ctan ce  are  consta nt, furth e r-  more, th ey h a ve nothi ng  to do  with  th e rotor po sition. Th en  eq uation s   can   be o b taine d   as  follows :     L L L L c b a                                                                          (2)     M M M M M M M cb ca ba bc ac ab                                                       (3)     0 c b a i i i                                                                              (4)     R R R R c b a                                                                              (5)     Con s id erin g above thre e-pha se voltag e equatio n is    c b a c b a c b a c b a e e e i i i p M L M L M L i i i R R R u u u 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0                     (6)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Analysis a nd  Sim u lation on Torqu e  Rip p l e s of Bru s hle ss  DC M o tor  (Qian  Wei k an g)  383 The ele c trom ech ani cal torque is:     m c c b b a a e i e i e i e T                                                                           (7)     Whe r m is motor mechanical speed in (7).      4. Anal y s is o f  torque ripple  There are two main cau s e s  of torqu e  ri pple,t he first is the existe n c e of alveol u s , and the  se con d  is co mmutation torque rip p le.Thi s pap er will fo cu s on the lat t er.       4.1.Commutation Princip l e of BL DCM   The eq uivale nt circuit of  BLDCM is  shown  in Fig u r e 2. Th ere  are  six IGBT s in the  equivalent  m odel  namely  T1, T3, T 5 , T 4 , T6  and  T2.  They m a ke  up th ree - ph a s e i n verte r   circuit  [7].           Figure 2. the Equivalent Ci rcuit of BLDCM        IGBT will be  triggered a c cording to th e ord e that i s  cal c ul ated  by the inform ation of  rotor  po sition  detectio n  sy stem. Only two of  three  pha se s are  active at any  time. The m a in   prin ciple i s  to let the corre s pondi ng pha se on wh en th e magneti c  field is st rong e s t.    Based o n  ele c trom agn etic  indu ction pri n ciple, the ba ck emf of each  phase is:     rlB Z e D                                                                               (8)     Whe r r  is the distance bet wee n  the  stator and the rotor ce nter;  l  is the length of the  magnet steel;     D Z  is the num ber of the eff e ctive co ndu ctors ab out stator sin g le-p hase;  B  is  magneti c  ind u ction inte nsit y;   is the elect r ical a ngul ar  spe ed of roto r.                 Con s id erin g (8), as the b a ck e m f of sin g le-p ha se wi nding i s  in proportio n  to magneti c   field inten s ity, the ba ck emf  in condu ctio n time  of the  singl e-p h a s windi ng i s  ma ximal whe n  t he  spe ed is  co n s tant. At the same time, t he ele c trom a gnetic to rqu e  is also maxi mal. Acco rdi n to   the an alysi s , the rule  of  comm utation  ca n b e  d r a w n li ke  Figu re 3.  Whe r k  is  ba ck emf   coeffici ent, the value is  m D rlB Z m B is the maximum  of magnetic f i eld inten s ity.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 13, No. 2, June 20 15 :  381 – 39 0   384     Figure 3. The  Rule of Com m utation       4.2. Cause o f  commuta ti on torqu e  ripple  In an ideal si tuation, back  EMF waveform is  trape zoi dal, the width  of its flat-top is 120   electri c al  an g l e. At the sa me time, the  pha se  cu rre n t wavefo rm  is recta ngul ar who s e  wi dth  is  also 1 20 ele c trial angle. O n ce the  state is not  like that , it will genera t e the torque  ripple [8].  In a real– w o r ld situation, the existen c e  of  inducto rs make the  current ca nnot  chan ge   immediately,  hen ce th e th e ba ck EMF  waveform o r   curre n t waceform i s   not li ke that in  an  ideal   situation.So that it is the cause  of the commutation t o rque ripple.   The va riation  of current  a nd torque  du ring th e p r o c ess of  com m u tation i s   sh own  in  Figure 4 in d e tail. In [9]-[11], the variation of  cu rrent  corre s po ndi ng to differe n t  condition wa discu s sed in  detail.           Figure 4. wav e form of cu rrent  and torq u e  durin g co m m utation       5. Influences  of PWM Mo des on The  Torque  Ripp le  As i s   kno w n   to all, the r a r six  kind o f  state o n  IG BTs of  thre e-pha se i n verte r . They  are T1T 6 , T1T2, T3T 4 , T3T2, T5 T 4  and T5T6.  The IGBT which i s  on  will  be  gi ven PWM  si gnal,  hen ce th e av erag e voltag e  of stato r   win d ing  ca n be  controlle d by  changi ng the   PWM d u ty rat i o.  PWM mod u la tions a r e divi ded into two  categ o rie s , such  as  Hp wm -Lp w m mo de  whi c h bel ong  to  doubl e-cho p  PWM cont rol modulatio n, Hp wm-Lon   m ode Hon - Lp wm m ode p w m-on m ode   and  on-p w m mo d e  that belong  to single-ch op PWM c o n t rol modulatio n. Due to the loss of dou b l e- cho p  PWM control  mode   on IGBT i s  t w ice a s  m u ch a s  that of  singl e-cho p   PWM  control ,  the  influen ce of t he PWM  mo des  belo ng t o  sin g le-ch o p  PWM  contro l modulatio on commutati on   torque  rippl e wa s analy z ed  in this pape r. These fo ur P W M mod e s a r e sh own in F i gure 5 [12].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Analysis a nd  Sim u lation on Torqu e  Rip p l e s of Bru s hle ss  DC M o tor  (Qian  Wei k an g)  385     Figure 5. Single-cho p  PWM Control Mo dulation       5.1. Analy s is  of The Com m utating Pr ocess o f  Up per Bridg e -a rms  Con s id erin g the circuit in Figure 2, the commu tation  process fro m  T1T2 state  to T3T2  state will  be  analyzed, th at is to  say  T1 commu tat e  to T3. In t he p r o c e ss  of comm utation,  para s itic di od e V4 is in a st ate of stream.     (1)  Hp wm-Lon a nd pwm - o n  modulatio n   Acco rdi ng to   Figure 5, th states du rin g   the commutat i on u nde Hp wm-Lon  an pwm - on   modulatio n a r e same. In  th e p r o c e s s of  comm utation,  pa ra sitic  dio de V4  is in  a   state of  st rea m T3 i s  given  P W sign al a n d  T2  keep s o n . Thu s  th ese  two  kin d s of  PWM m odula t ion go  into th same  categ o ry to be analyzed.    Assu ming  tha t  the termi nal  volt age of th ree - ph ase inv e rter is  d U .Considerin g Fig u re 2,   the voltage o f  A phase is  0V for the p a r asiti c  dio de  V4 is in  a st ate of stream  becau se of  T3   PWM  sign al.  The volta ge  of B ph ase i s   d U   whe n  T 3  i s  on  an d the   voltage of  ph ase  B i s   0V  when T3 is off. So  that th e vo ltage of B phase  can be assumed as  d DU  (D i s  du ty radio of  PWM sig nal ). Then the vol t age of C ph ase i s  0V  by rea s on  of that T2 keep s o n . Based o n   (6 three - ph ase voltage eq uati ons  can b e  d edu ced a s  fol l ows:    N N N N N N c b a c b a c b a d U U U e e e i i i p M L M L M L i i i R R R DU 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0                       (9)     W h er N N U 0  is the  voltage  of ne utral p o int in  (9).  Con s ide r i ng Fig u re 3,  k e e c b   whe n  T3 T2 i s  on. At the  sa me time, it  ca n be  a s sumin g  that  k e a  for the c o mmutation time  is sh ort. Com b ining (4) a n d  (9) , the voltage of neutral  point is:     k DU U d N N 3 1 3 1 0                                                                (10 )     Plugging  (10 )  into (9), the equatio n ca n be written a s   follow:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 13, No. 2, June 20 15 :  381 – 39 0   386 ) 3 4 ( ) ( 3 1 ) 3 2 2 ( ) ( 3 1 ) 3 2 ( ) ( 3 1 c d c b d b a d a Ri k DU M L dt di Ri k DU M L dt di Ri k DU M L dt di                                               (11 )     Acco rdi ng to  the analysi s , it can be known that  0 ) 0 ( , ) 0 ( ) 0 ( 0 b c a i i i i be fo r e   comm utation.  At the same  time, the resi stan ce  of wi n d ing can be i gnored  when  the frequ en cy of  PWM sig nal i s  high. Con s i derin g (1 1), a pproxim ate value of three - pha se current  is:    t k DU M L i i t k U M L i t k DU M L i i d c d b d a ) 4 ( ) ( 3 1 ) 2 2 ( ) ( 3 1 ) 2 ( ) ( 3 1 0 0                                                       (12 )     Combi ned   with (12 )  a nd (7),the   electrome c h a n ical  torq ue  of BL DCM du ring  comm utation  can b e  derive d   t k DU M L k n ki n T d p p ) 8 2 ( ) ( 3 2 0 1                                              (13 )     The ele c trom ech ani cal torque of BLDCM before  com m utation is:     0 0 2 ) ( ki n i e i e i e n T p c c b b a a p                                                  (14 )     Comp ared (1 3) with (14), t he value of the torque  rippl e can b e  obta i ned a s     t DU k M L k n T T T d p ) 2 8 ( ) ( 3 1 0 1                                        (15 )     (2)  Hon - Lp wm a nd on-pwm modulatio n   It is same   as th e p r evi ous sectio n. Acco rding  to figure 5,  the  states du ring th e   comm utation  unde r Hpwm-Lo n  an d pwm - on m o dulation a r e  same. In  the pro c e ss of  comm utation,  para s itic  dio de V4 is i n  a  state of st rea m , T2 is give n PWM  sign a l  and T3  ke e p on. Thu s  these two kin d s of  PWM modul ation go into the sam e  cate gory to be an alyzed.    Con s id erin g f i gure  1, like  that in previo us  se ction  th voltage of  three pha se can be   obtaine d as V u a 0 ,   d b U u ,   d c U D u ) 1 ( . D  is al so the  duty radio of  PWM si gnal.  Like   the analytic  pro c ed ure a dopted a bov e, the el ect r omagn etic  to rque duri ng the  com m uta t ion   p r oc es s  is   t DU U k M L k n T T T d d p ) 4 2 8 ( ) ( 3 2 0 2                                   (1 6)     Comp ared (1 5) with (16), t he torqu e  rip p le ca n be written as follows:    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Analysis a nd  Sim u lation on Torqu e  Rip p l e s of Bru s hle ss  DC M o tor  (Qian  Wei k an g)  387 0 ) 1 ( ) ( 3 2 ) 4 2 8 ( ) ( 3 ) 2 8 ( ) ( 3 2 1 D M L t kU n t DU U k M L k n t DU k M L k n T T d p d d p d p                  (17 )     Hen c e the re sult of analysi s  is:     2 1 T T     Obviou sly, the commutati on to rqu e  ri p p le of  Hp wm -Lon  a nd  pwm-on  mo dula t ion i s   lowe r tha n  th at of Ho n-L p w m a nd o n -p wm mo dulat i on du ring  the  comm utating  pro c e s s of u pper  bridg e -arm s.       5.2. Analy s is  of the Commutating Pr ocess o f  Lo w e r  Bridg e -a rms  Con s id erin g t he  circuit in  figure  2, the  commutation  from T 1 T6  sta t e to T1T 2   state, that   is to say T6 comm utate to T2 will be analyzed.  In the pro c e s s of commutatio n , para s itic di ode   V3 is in  a  sta t e of stream,  Like th e a nal ytic  pro c e dure ado pted  ab ove, the torq ue ri pple  duri n g   the comm utation pro c e s s can also be ca lculate d  as fol l ow:   (1)  Hp wm-Lon a nd on-pwm modulatio n     t DU U k M L k n T T T d d p ) 4 2 8 ( ) ( 3 3 0 3                                 (1 8)     (2)  Hon - Lp wm a nd pwm - o n  modulatio n:    t DU k M L k n T T T d p ) 2 8 ( ) ( 3 4 0 4                                        (19 )     Compared (18) with (19), t he torque ripple is  as  follows     0 ) 1 ( ) ( 3 2 ) 2 8 ( ) ( 3 ) 4 2 8 ( ) ( 3 4 3 D M L t kU n t DU k M L k n t DU U k M L k n T T d p d p d d p               (20 )     Then the result  of analysis is:     4 3 T T     Thus,  du ring   the commuta ting p r o c e s of lower bri d ge-a r m s ,  th e  co mmutation  torq ue  ripple  of Ho n-Lp wm  and  pwm - on  mo dulation i s  l o wer than th a t  of Hp wm-L on an d o n -p wm  modulatio n.  So far,  con c l u sio n  i s  that t he  co mm utation torque  rip p le  with p w m - on  mod e  du ring  comm utation  is the lowest  among all fou r  mode s.       6. MATL AB/ SIMULINK Simulation Mo del  MATLAB pro g ram i s  de si gned for  co mputer  simul a tion [13]. It was u s e d  to build a   simulatio n  m odel of BL DCM a c cordin g to the p r in ciple  ado pted  above. The   model of BL DCM  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 13, No. 2, June 20 15 :  381 – 39 0   388 control  syste m  is sho w n i n  Fig u re  6. I n  this  a nalysi s , the  sim u la tion pa ram e ters  were  set  a s   f o llow.  The  st at or  win d ing r e si st a n ce 875 . 2 R  The  stator  win d ing ind u ct ance   mH L 5 . 8 ; the ine r tia  moment 2 4 10 8 m kg J ; Pole pai rs  2 p ;DC bus  voltage  wa 500V; Given  spe ed  wa s 3 000rad/s. At  la st, the lo ad  torqu e  chan ged from  m N 0  to  m N 3   after 0.5 se co nd.  In this  simula tion model  , the p w m u n it contai ned t w o co mpon ent s such a s  th e HAL L   unit and the pwm control. The functio n  of HALL uni t wa s to receive the informa t ion of the rotor  positio n.With  the inform ation, the timin g  of  com u tation could  be  achi eved. Fol l owin g that was  pwm  c ontrol  unit.In this  unit PWM modulation c o ul d be c h anged to observe  the v a riety about the  torque wavef o rm.       Figure 6. Simulation Mod e l  of BLDCM       7.Simulation Result  The si mulati on re sult of  the BLDCM  model i s  sh own i n  Figu re 7. It is the sp eed  waveform. As sho w n obvi ously, the m o tor went  int o  stea dy stat e after 0.2  seco nd an d speed  arrive d at the given value. Becau s e of t he fluct uatio n  of load torqu e , the spee d fluctuated at  0.5  se con d . Th en  the  spe e d  re turned  to th stable  stat e  a fter le ss than   0.2 second.  So far, it  gav e a   con c lu sio n  that the simulat i on model  of  BLDCM is a steady control system.      0 0. 1 0.2 0. 3 0.4 0. 5 0. 6 0. 7 0.8 0. 9 1 -5 0 0 0 50 0 10 00 15 00 20 00 25 00 30 00 35 00     Figure 7. the Wavefo rm of Simulation Result       In the simula tion, PWM mode we re ch ange d. The torqu e  wavef o rm corre s po nding to  four kin d  of PWM mod u lati ons(Hpwm-L on, Hon - Lp wm, pwm-on, o n -p wm) i s  sh own in Fig u re  8.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  1693-6 930       Analysis a nd  Sim u lation on Torqu e  Rip p l e s of Bru s hle ss  DC M o tor  (Qian  Wei k an g)  389 0.915 0. 92 0.925 0.93 0. 935 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 4. 5 5 5. 5 < E l e c t r o m agneti c  tor q ue T e  ( N * m ) > 0. 915 0. 9 2 0. 9 2 5 0. 9 3 0. 935 1 2 3 4 5 6 < E l e c t r o m agnet i c  t o r q ue T e  ( N * m ) >     (a)  Hp wm-Lon                                                      (b) Hon-Lp wm       0. 9 1 0. 915 0. 92 0. 925 0. 93 0. 935 0. 9 4 0 1 2 3 4 5 < E l e c t r o m a gnet i c  t o r que  T e  ( N *m ) > 0. 91 5 0. 92 0. 9 2 5 0. 93 0 . 935 1 2 3 4 5 6 < E l e c t r o m agnet i c   t o r que  T e  ( N * m ) >     (c)  pwm-on                                                               (d) on-pwm    Figure 8. The  Waveform of  torque       Viewing Fi gu re(a), Fig u re (b), Figu re (c)  and Fig u re (d ) in Figure 7, i t  is obviou s ly to see  that  the wave form co rre sp ondin g   to pwm-on   mod u la t i on i s  the  mo st ste ady  (wit hout b u rr  )am ong   all mode s. A s  the a nalysi s  ab ove, the  comm utatio n torqu e  ri pp le with p w m - on mod e  du ring   comm utation  is the l o we st  among  all mo des. T h u s  th e pwm-o n  m odulatio n is t he be st  sele ction  in B L DC M co nt rol sy st em.       8. Conclusio n   This pap er  d e scrib ed  th e basi c  com p o nents of  the  BLDCM control syste m , it con s i s ted   of DC po we r,  logic control, power  drive ,  ro tor po sitio n  dete c tion  system an d m o tor. Th en th mathemati c al  model of BL DCM  and the  rule of  com m utation were analyzed,  on that ba sis the  c o nc lus i on   w a s  ob ta in ed  th a t  th e x is te nc e   o f  w i nd in g ind u c tan c e   w a s  th e ca us e o f   comm utation  torqu e . Spe c ific  rea s o n   wa s that  the  cu rrent can not chang e i mmediately d u rin g   comm utation.  Thus it ma ke the torqu e  wavefo rm fluctuate. Fu rtherm o re, accordi ng to the   analysi s  the  way to sup p ress rippl e torque was the i m provem ent of PWM mod e Based  o n  the  analy s is ab o v e, the  com m utation to rq ue  ripple   corresp ondi ng to  Hp wm - Lon mo dulati on, Ho n-L p wm modul atio n, pwm - on modulatio a nd  on -p wm modulatio n were  cal c ulate d . After comp utation it was  kn own that  the  commutatio n  torque  ripp le with pwm - on   mode du rin g  comm utation  wa s the lowe st among all f our mo de s.  At last, a  sim u lation m odel  wa esta blished i n  MAT L AB/SIMULINK. The  re sult  told u s   that the to rqu e  ri pple  was l o we st if  pwm - on  mod u la tion  wa s us ed  in  th e co n t r o s y s t e m . It  c o u l verify the con c lu sion d r a w n  previou s ly is righ t. Com pared with othe r pape r, the si mulation mo d e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          ISSN: 16 93-6 930     TELKOM NIKA   Vol. 13, No. 2, June 20 15 :  381 – 39 0   390 whi c wa s u s ed  to vertify the result is very  si mple  and  prati c al,  it will hel p u s  und erstand  th e   conte n t better.Other  pape r only pre s ent ed the theo re ti cal analy s is,  but this arti cl e let us see t he  existen c e of  torrq ue ri pp les  clea rly. Mean while  t he differe nce  of the re su lts we re  sho w n   intuitively.      Ackn o w l e dg ements   The  re sea r ch p r oje c wa sup port ed by th e  Huji ang  F ound ation  o f  Chin a   (B140 2/D1 40 2) and  Nation al 863 pla n  of China u nde r Grant  No. 20 12AA050 206.       Referen ces   [1]  Se yed MM, S e yed SSG, Se ye d MHM. Investigati ng the  Effect of Different PW M Mod e s on R i pp le   Red u ction  in  Five-Phas e B L DC Mot o w i th Ne w  M e tho d T E LKOMNIKA Indo nesi a n  Journ a l o f   Electrical E ngi neer ing . 2 014;  12(7): 51 29- 51 36.   [2]  Joon g HS,  Ick  C. Commut a tio n  torq ue  rip p le  red u ction  i n  b r ushl ess D C  m o tor dr ives  usi ng  a si ng l e   DC current se n s or.  IEEE Trans Power Electronics . 20 04; 19 : 312-31 9.  [3]  Yong K L , Yen  SL. Pulse- w i d t h Modu latio n   T e chnique f o BLDCM Dr ives  to Red u ce  C o mmutatio n   T o rque Ri pp le   w i th out C a lc ulati on  of C o mmutation  T i me.  Ener gy  Conv ersio n  C ongr ess a n d   Expositi on (EC C E) . 2011; 4 7 (4): 4398- 44 04.   [4]  G w a ng  HK, Se og JK, Jon g  S W . Anal y s is of  the Comm utati on T o rque R i p p le Effect for B L DCM fe d b y   HCRPWM – VSI.  Applied P o w e r Electronic s  Confere n ce  and Exp o siti on , 1992. APEC  '92. Seventh   Annu al  . 10.11 09/APEC. 19 9 2 ; 2284 01 : 27 7–2 84.   [5]  W  Kun, H u  C h eng, Z   Cha o . A  nov el PW M sc heme  to e limi n ate the  di od e fr ee w h ee lin in t he i nactiv e   phas e in BL DC  motor.  Chines e Society for El ectrical En gin e e rin g .  200 6: 19 4-19 8.  [6]  Kw on BH, Min BD. A full y  soft w a re-c ontrolled PWM rect ifier  w i t h  current  link.  IEEE Tra n s Ind Elec 199 3; 40(3): 35 5-36 3.  [7]  Auzani J, T o le S. MAT L AB/S I MU LINK Bas e d An al ysis  of  Voltag e so urce  Inverter  w i t h   Space  Vector   Modulation.  TEL K OMNIKA   (T elec o m mun i cat i on C o mp uting  Electron ics an d Co ntrol) . 20 0 9  ; 7(1): 23 30.   [8]  R Carls on, M L a joi e -Maz enc,  JCDS F a g und es. Anal ys is of  torque r i p p les  due to  ph ase c o mmutatio n   in brus hless D c machi nes.  IEEE Trans. Ind 199 2; 28(3): 63 2-63 8.     [9]  Ren a to C.  Ana l y s is of  T o rque  Ri ppl e D u e  to  Phas e C o mm utation  i n  Brus hless  dc M a ch ines.  IE EE  T r ansactio n s o n  ind u stry app li ation . 19 92; 28 (3): 632-6 3 8 .   [10]  M La joi e  M,  B No gare de,  JC F a g und es.  Ana l ys is  of torqu e  ri ppl i n  e l ectron ica l l y  c o mmutate d   perma nent ma gnet mach in es  and min i mizati on metho d s.  El ectrical Mac h in es Drives (L on don) . 19 89 :   85-8 9 [11]  T  Li, G Slemon. Reducti on of  cogg i ng tor q u e  in perm a n ent  magn et motors IEEE Trans . 198 8;  24(6):   209 1-29 03.   [12]  Liu M, Guo H.   Ripp l e T o rq ue  Analysis  and  Simulati on  of BLDC Motor  W i th Different PW M Modes 201 2 IEEE 7th Internatio na l Po w e r El ectroni cs and Moti o n   Contro l Conf erence - ECCE A s ia. 201 2; 2 :   973- 977.   [13]  A y o n g  H. A  Quantiti e Me thod  of In ductio n  Mot o r un der  Un ba lanc e Vo ltag e  Co nditi ons .   T E LKOMNIKA (T eleco m mu ni cation C o m puti ng Electro n ics  and C ontrol).  2 010; 8(2): 7 3–8 0.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.