无位置传感器的永磁无刷直流电机运行控制研究

发布时间：2017-10-28 12:22

  本文关键词：无位置传感器的永磁无刷直流电机运行控制研究

  更多相关文章： 永磁无刷直流电机 反电动势法 Microchip 转矩脉动

【摘要】：永磁无刷直流电机的效率高、力矩大、体积小等优点,再加之近几年来高性能的微处理器和逻辑电路的实现,使其在社会生产和生活中的应用中有了快速的发展。与带位置传感器的永磁无刷直流电机相比,无位置传感器永磁无刷直流电机的性能和应用范围更进一步的扩大。本文对常见的无位置传感器控制技术进行了简要分析,其中对反电动势法进行着重分析和研究,同时对电机的低速运行时非换相转矩脉动抑制进行了研究,之后,采用专门的电机驱动芯片和功能强大的电机运行控制平台两种方式对电机进行分析研究。本课题的主要目的是对一种新生产的无位置传感器的永磁无刷直流电机进行控制研究,该电机将用在汽车上的助力环节和冷凝环节。结合这两个应用的场所及工作特性,因此本论文将研究重点放在电机的起动环节和运行环节,以期达到快速起动和稳定无抖动的正常运行。论文首先对无位置传感器永磁无刷直流电机的工作原理进行了分析,建立理想条件下的数学模型,并依此为基础,利用MATLAB/Simulink进行仿真分析。对于反电动势法,着重分析了采用模拟中性点的过零点检测法,与此同时,对电机运行时非换相转矩脉动进行抑制的相关问题,也进行了分析和研究。在仿真分析取得预期的结果之后,采用专业的驱动芯片进行试验,论文设计制作了控制系统的硬件电路对仿真分析进行了验证试验,主要对反电动势法在实际应用中的具体控制效果进行了分析。最后,论文为了更进一步的分析反电动势法对电机的影响和转矩脉动抑制的问题,采用了Microchip生产的dsPIC32J204控制芯片作为软件试验平台,对反电动势法和非换相转矩脉动进行了更进一步的研究分析,分别在电机空载和带负载两种情况下,设计不同试验进行研究,得出了一系列可以验证上文所提出的控制策略和控制目标的试验数据和波形。试验采用两种不同厂家生产的电机,采用上述两种试验方式,均达到预期目的,通过试验结果分析可知,本文所设计的控制系统,可以有效的稳定运行。
【关键词】：永磁无刷直流电机 反电动势法 Microchip 转矩脉动
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 永磁无刷直流电机的研究背景及其意义11-12
• 1.2 永磁无刷直流电机的控制研究现状12-14
• 1.2.1 无位置传感器控制技术13
• 1.2.2 电磁转矩脉动抑制和控制算法的研究13-14
• 1.3 本文研究的主要内容与章节安排14-16
• 第2章 永磁无刷直流电机的工作原理及其数学模型16-31
• 2.1 永磁无刷直流电机的基本结构及其工作原理16-19
• 2.1.1 永磁无刷直流电机的基本结构16-17
• 2.1.2 永磁无刷直流电机的工作原理17-19
• 2.2 永磁无刷直流电机的数学模型19-21
• 2.2.1 电压方程19-20
• 2.2.2 电磁转矩方程20
• 2.2.3 转子运动方程20
• 2.2.4 反电动势方程20-21
• 2.3 永磁无刷直流电机的运行特性21-23
• 2.3.1 起动特性22
• 2.3.2 工作特性22-23
• 2.3.3 机械特性与调速特性23
• 2.4 永磁无刷直流电机的起动策略23-25
• 2.5 永磁无刷直流电机的换相转矩脉动的分析25-30
• 2.5.1 电流反馈法28-29
• 2.5.2 滞环电流法29
• 2.5.3 PWM斩波法29
• 2.5.4 重叠换相法29-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 永磁无刷直流电机的仿真分析31-39
• 3.1 永磁无刷直流电机仿真的整体控制策略31-32
• 3.2 永磁无刷直流电机仿真建模32-36
• 3.2.1 电机本体模型32-33
• 3.2.2 起动模型33
• 3.2.3 反电动势模型33-34
• 3.2.4 相电流检测模型34
• 3.2.5 PWM信号生成模型34-35
• 3.2.6 换相逻辑顺序模型35-36
• 3.3 仿真结果及其分析36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第4章 永磁无刷直流电机控制系统的软件设计39-53
• 4.1 芯片概述39-40
• 4.2 软件程序设计40-49
• 4.2.1 起动序列42
• 4.2.2 控制环42
• 4.2.3 反电动势检测42-43
• 4.2.4 择多函数滤波器43-49
• 4.3 实验结果及其分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 永磁无刷直流电机控制系统的硬件设计53-67
• 5.1 控制芯片概述53-60
• 5.1.1 主控制芯片TB9061AFNG53-57
• 5.1.2 主控制芯片TB9060FNG57-60
• 5.2 硬件电路设计60-61
• 5.3 实验结果及其分析61-66
• 5.4 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 附录74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 倪风雷;朱映远;顾义坤;党进;邹继斌;;双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现[J];电机与控制学报;2010年11期

2 杨明;李钊;胡浩;徐殿国;;永磁同步伺服系统速度调节器抗饱和补偿器设计[J];电机与控制学报;2011年04期

3 孟光伟;李槐树;熊浩;;PWM调制下无刷直流电机的转矩脉动抑制[J];电气传动;2011年01期

4 郝振洋;胡育文;黄文新;;电力作动器中永磁容错电机及其控制系统的发展[J];航空学报;2008年01期

5 邓灿,张森林;一种新的无刷直流电机起动方法[J];微电机(伺服技术);2002年06期

6 李自成;程善美;秦忆;;不同PWM调制方式下无刷直流电机电磁转矩的计算[J];微电机;2010年03期

7 孟光伟;李槐树;熊浩;;基于SVPWM和电流调节控制的无位置传感器BLDCM的起动控制[J];微电机;2010年04期

8 林平;韦鲲;张仲超;;新型无刷直流电机换相转矩脉动的抑制控制方法[J];中国电机工程学报;2006年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 孙晓霞;永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究[D];浙江大学;2006年

2 毕安宁;无刷直流电机转矩脉动抑制研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

，

本文编号：1108226