基于模型预测的无刷直流电机控制系统的研究

发布时间：2021-06-05 04:35

　　近年来无刷直流电机（Brushless DC Motor,BLDCM）凭借着其运行可靠、调速范围广等优点,迅速得到了广泛的关注。但由于无刷直流电机在实际应用中存在抑制转矩脉动、无传感器控制等技术问题,导致其很少运行在高精度和高可靠性场合。模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）具有鲁棒性好、控制效果强等优点,可有效地抑制过程的非线性、并行性和不准确性,并且可以对系统过程中的被控变量和操纵变量中的各种约束进行处理。将MPC应用于无刷直流电机控制中对于改善系统性能,抑制BLDCM转矩脉动具有重要的实际意义。首先,本文介绍了无刷直流电机当前的发展现状,对低转矩脉动、模型预测控制的研究成果进行了概括和总结,分析了 BLDCM的基本构造、工作原理、数学模型、驱动方式及电流采样方式,在深入分析换相转矩脉动原因及其抑制策略的基础上,提出运用模型预测方法来降低BLDCM的转矩脉动。选取连续控制集合的模型预测策略对电流环进行设计,把电流模型分为非换相期间和换相期间两个部分,选择适应性强的预测模型和代价函数对输出电流进行有效控制,以减小电流换相时所引起的转矩脉动。设计了基于... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１?ＢＬＤＣＭ控制系统的结构图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ?ＤＣ?ｍｏｔｏｒ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ??

至乂０６每个续流二极管，以形成ＢＬＤＣＭ的控制电路；三个ＬＭ分别对应于??ＢＬＤＣＭ的三相定子绕组，并在该示意图中它们是星型连接的。其电路的工作??原理图如图２－２所示。??ＷＤ＞??ｖｒｒ，?Ｖｆ?ｖｔ５＾?ｒ??Ａ?￣??Ｕ，?Ｂ?？－＃健酰?崳?？?ｅｂ??ＶＴ４?ｌ－Ｊ?ｖｔ；Ｖｊ??ｖｄ４?ｖｄ６?ｖｄ２??图２－２?ＢＬＤＣＭ控制系统的工作原理图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ?ＤＣ?ｍｏｔｏｒ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｓｙｓｔｅｍ??三相桥式逆变电路通过功率开关管的开关规律，向无刷直流电机的三相定??－７－??

子绕组提供直流电源，以驱动电机运行。在本文中，驱动电路是三相全桥结构??和两两通电的导通形式。??图２－３为一个３６０°电周期内，电机控制系统中逆变桥６个晶体管组合导通??后转子所旋转角度及合成磁场示意图。电机转子每旋转６０°电角度，电机三相??定子绕组会按一定逻辑切换导通，通电顺序分别是ａｂ相、ａｃ相、ｂｅ相、ｂａ??相、ｃａ相、ｃｂ相，所对应的晶体管导通顺序依次是：ＶＴ６ＶＴ１、ＶＴ１ＶＴ２、??ＶＴ２ＶＴ３、ＶＴ３ＶＴ４、ＶＴ４ＶＴ５、ＶＴ５ＶＴ６。??如图２－３?ａ）所示的合成电磁场示意图，霍尔传感器把采集到的信号通过控??制芯片传送给控制功率开关管的驱动模块中，使其功率管Ｔｌ、Ｔ６导通，电流??按一定顺序经过电源的正极、功率管Ｔｌ、Ａ相绕组、Ｂ相绕组、功率管Ｔ６与??电源的负极形成了回路％。电机转子在定子磁场和转子磁场的作用下以顺时针??的方式连续旋转。??Ａ??？?〇?ｂ??ｂ？ｅｅ?虛ｉ??ｘ?０?＾?ｘ?击??ａ）Ｔ］、Ｔ６导通，Ａ、Ｂ相通电?ｂ）?Ｔ１、Ｔ２导通，Ａ、Ｃ相通电??Ｙ?Ａ?〇?ｚ?ＹＡ?乐?ｌ??ｍ?ｍ??Ｘ〇?Ｘ＜Ｓ＞??ｃ）Ｔ３、Ｔ２导通


本文编号：3211447