高速单相无刷直流电机控制系统研究

发布时间：2017-03-30 03:09

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【摘要】：传统的单相无刷直流电机控制方法不能满足高速应用对电机性能的要求,包括转速分级可调、高转速和高效率。针对高速单相无刷直流运行特点,本研究提出了一种复合控制方法,综合了相角提前换相控制、导通角调节和关断后续流三种控制方式的优点,从而满足低成本、高性能的应用需求。论文设计了控制系统软硬件平台,对所提控制方法进行仿真和实验研究。研究表明,所提出的复合控制方法能够满足高速单相无刷直流电机性能的要求。论文综述了单相无刷直流电机的研究现状,讨论了单相无刷直流直流电机的运行原理、结构特点,推导了电机的数学模型。应用ANSYS Maxwell搭建了高速单相无刷直流电机的二维有限元模型,对其齿槽转矩和反电势进行分析。应用ANSYS Simplorer搭建控制系统仿真模型,采用场路耦合法对所提控制方法进行研究,获得满足性能要求的最佳控制参数。基于STM32F030T6K6低功耗微处理器,设计并制作了高速无刷直流电机控制系统的硬件电路,完成了控制系统软件的开发和调试,并进行实验研究,验证了所提控制方法的有效性。
【关键词】：单相无刷直流电机 高速 高效率 场路耦合仿真
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM33
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 无刷直流电机与单相无刷直流电机10-12
• 1.2 单相无刷直流电机的研究现状12-14
• 1.3 本课题主要研究内容14-16
• 第二章 单相无刷直流电机的基本原理16-26
• 2.1 基本结构16-17
• 2.2 起动问题17-19
• 2.2.1 不对称气隙18-19
• 2.2.2 增加辅助磁极19
• 2.3 绕组连接方式19-21
• 2.4 位置传感器21
• 2.5 驱动系统及运行原理21-23
• 2.6 数学模型23-25
• 2.6.1 电压平衡方程23-24
• 2.6.2 电磁转矩方程24
• 2.6.3 转矩平衡方程24-25
• 2.6.4 单相无刷直流电机状态空间表达式25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 单相无刷直流电机控制系统的场路耦合仿真26-46
• 3.1 控制系统性能要求与控制方法27-29
• 3.2 二维有限元模型及相关分析29-31
• 3.3 场路耦合仿真建模31-34
• 3.4 仿真结果与分析34-45
• 3.4.1 传统控制方式34-36
• 3.4.2 高功率工作状态36-41
• 3.4.3 低功率工作状态41-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 控制系统硬件设计46-53
• 4.1 基于STM32F030K6T6的控制电路46-48
• 4.2 Power MOSFET驱动电路48-49
• 4.3 H桥式逆变电路和过流保护电路49-50
• 4.4 电源电路50-51
• 4.5 HALL信号采样电路和JLINK接口51-52
• 4.6 其他部分电路52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 控制系统软件设计53-64
• 5.1 开发环境简介53-54
• 5.2 控制系统程序设计54-62
• 5.2.1 软件总体设计54-55
• 5.2.2 主程序设计55-56
• 5.2.3 自检模块设计56-57
• 5.2.4 按键服务模块设计57-58
• 5.2.5 LED驱动模块设计58-59
• 5.2.6 运行服务模块设计59-60
• 5.2.7 保护模块设计60-62
• 5.2.8 中断服务程序设计62
• 5.3 本章小结62-64
• 第六章 实验研究64-67
• 6.1 高功率工作状态64-65
• 6.2 低功率工作状态65-66
• 6.3 本章小结66-67
• 第七章 总结与展望67-69
• 7.1 全文总结67-68
• 7.2 不足与展望68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士期间发表的学术论文73-74
• 作者简历74

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1 邱建琪,史涔n，

本文编号：276071