基于STM32的无刷直流电机控制系统研究与设计

发布时间：2020-05-15 09:00

【摘要】：无刷直流电机本质上既具有交流电机特性,又保有传统直流电机优异的调速性能,克服了机械换相带来的不良影响,运行可靠,维护简便,在国民生产的众多领域应用广泛。无刷直流电机转矩波动会产生噪声和振动进而影响电机系统的伺服精度,位置传感器的使用也存在诸多弊端,如何有效抑制转矩波动以及实现无位置传感器控制已成为无刷直流电机的研究重点。本文重点研究:1.不同PWM调制方式对转矩波动的影响;2.无刷直流电机无位置传感器控制方法。首先,详尽分析了无刷直流电机系统结构及相关工作原理,并构建了微分方程数学模型,列写了相关基本方程;分析了无刷直流电机稳态运行特性、调速原理及PID控制原理,并设计了模糊PI控制器。然后,详细阐述了换相转矩波动的产生原理,研究了六种PWM调制方式在不同转速区间的转矩波动情况,其中重点分析了PWM调制方式在换相和非换相期间的电磁转矩,以及非换相期间的续流状态,得出了PWM-ON-PWM调制方式在非换相期间无续流产生的结论;研究了模糊PI控制对于转矩波动的优化效果。接着,提出了基于线电压差值的转子位置检测方法与PWM-ON-PWM调制方式相结合的无位置传感器控制方案,以满足线电压差值法检测要求电机关断相在非换相区间无续流产生的条件,启动控制采用三段式方法,转子过零检测采用90°-a移相补偿以适用于更宽的调速范围。基于上述理论分析,在MATLAB/simulink环境下构建了相关仿真模型,并详细分析了其中各模块的功能,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。最后,采用STM32F103微处理器作为系统主控芯片,完成了无位置传感器无刷直流电机控制系统硬件电路与软件设计,通过实验验证了控制系统的可行性。图[60]表[12]参[54]
【图文】：

图 57 无刷直流电机实验平台Fig.57 Brushless DC motor experimental platform过示波器观测到一个功率开关管的 PWM 调制信号波形如图 58 所空比为 65%，在导通期间的前后 30°进行 PWM 调制，开关管导通-ON-PWM 调制规则，，与图 45 仿真结果一致。

图 59 端电压波形Fig.59 Terminal voltage waveform图 60 线电压差值过零点信号Fig.60 Zero-crossing signal of line voltage difference
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM33

【参考文献】

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1 肖一鸣;基于STM32的有感无刷直流电机正弦波控制系统设计[D];广东工业大学;2018年

2 贾玉鹏;永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制策略的研究[D];西安电子科技大学;2018年

3 谭俊毅;无位置传感器无刷直流电机改进的启动方法研究[D];湖北工业大学;2018年

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5 赵萌;无刷直流电机面向性能的鲁棒自适应控制研究[D];北京交通大学;2018年

6 林楠;无刷直流电机无位置传感器控制研究[D];浙江大学;2018年

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8 赵白鸽;基于线反电势估算的无刷直流电机无传感器控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

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10 余长城;无位置传感器无刷直流电机控制系统设计[D];合肥工业大学;2017年

本文编号：2664787