一种无位置传感器BLDC驱动器的设计与实现

发布时间：2017-11-03 06:15

  本文关键词：一种无位置传感器BLDC驱动器的设计与实现

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【摘要】：无刷直流电机采用电子换相替代有刷直流电机的机械换相装置,不但保留了有刷直流电机体积小、力矩大的优点,而且结构简单,可靠性更高,更利于维护,因而在工业驱动、控制领域应用极为广泛,但无刷直流电机的位置传感器成本高,加工难度大限制了无刷直流电机的进一步推广。无位置传感器无刷直流电机驱动器不需要位置传感器参与检测转子位置,因此成为新型无刷电机驱动器的研究热点。本论文以实现无位置传感器无刷直流电机驱动器为目标,阐述了无位置传感器无刷直流电机驱动器发展现状,分析、比较了几种常用的实现方法,选择采用反电动势过零检测方法作位置检测,设计出一款基于反感应电动势检测的无位置传感器无刷直流电机驱动器,并通过硬件电路实现。主要内容有:介绍了无位置传感器无刷直流电机驱动器的发展现状,分析了常用的反电动势检测法、二极管检测法、电感检测法和状态观察法各自实现原理和特点,通过比较说明本课题采用反电动势过零检测的优点。通过对无刷直流电机结构的理论分析,阐述了反感应电动势检测的实现原理,将无刷直流电机的运行分为启动和平稳运行两个阶段,分别分析了各自阶段的特点和采取的解决办法,从而设计出一套具体的实施方案,文章还分析了三相桥逆变器相关的工作原理,包括脉宽调制—PWM原理,整流技术原理等。根据设计的技术方案,采用常规的硬件电路,设计了本课题的硬件实现方案,针对硬件具体性能,以功能划分单元电路,分别设计硬件的外围电路,并同预期设计指标进行比较,实现硬件电路设计。本文还分析了硬件设计过程中可能遇到的问题,特别指出在地线连接、电源滤波等方面的注意事项。本文重点介绍了单片机软件程序的设计,设计了主要程序的具体算法和程序流程。通过比较,选择了C语言作为程序设计语言,基于MICROCHIP公司的集成开发环境MPLAB,设计本课题电路的单片机程序。通过硬件电路测试,对硬件电路实际性能进行分析,通过对比预期技术指标,说明了实物电路的技术水平。文章最后还对本课题设计存在的不足进行了说明,并提出了下一步的改进方向。
【关键词】：无刷直流电机 反电动势 无位置传感器控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景与意义9-12
• 1.2 无位置传感器BLDC驱动器的发展12-14
• 1.3 本课题的研究内容14-16
• 第二章 无位置传感器BLDC驱动器的实现方案16-34
• 2.1 无刷直流电机结构16-20
• 2.1.1 电机本体16-17
• 2.1.2 驱动电路17-20
• 2.1.2.1 驱动电路主要结构17-19
• 2.1.2.2 驱动电路发展趋势19-20
• 2.1.3 位置检测20
• 2.2 无位置传感器BLDC驱动器的工作原理20-29
• 2.3 三相桥驱动工作原理29-30
• 2.4 脉冲宽度调制原理30
• 2.5 整流技术30-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 硬件电路设计34-49
• 3.1 三相桥逆变器设计34-42
• 3.1.1 三相桥MOS管驱动器选择34-36
• 3.1.2 死区电路设计36-37
• 3.1.3 自举电路设计37-41
• 3.1.4 功率MOS管的选择41
• 3.1.5 脉宽调制频率设计41-42
• 3.2 限流保护设计42-43
• 3.3 单片机电路设计43-45
• 3.4 辅助电源设计45-47
• 3.5 版图设计47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 单片机软件设计49-66
• 4.1 单片机算法设计49-53
• 4.1.1 无刷直流电机启动算法49-51
• 4.1.2 转子换相算法51-52
• 4.1.3 过零点采样算法52-53
• 4.2 集成开发环境MPLAB介绍53-54
• 4.3 单片机程序程序设计54-64
• 4.3.1 单片机程序的结构55-58
• 4.3.1.1 电机启动阶段56-58
• 4.3.1.2 电机平稳运行阶段58
• 4.3.2 主程序流程58-60
• 4.3.3 采样中断流程60-63
• 4.3.4 电机启动流程63
• 4.3.5 脉宽调制程序流程63-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 测试结果分析66-71
• 5.1 BLDC驱动器和测试系统介绍66-67
• 5.2 BLDC驱动器的实现67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 攻硕期间取得的研究成果77-78

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本文编号：1134986