单相无刷直流电机控制系统的研究
发布时间：2020-11-04 02:22
无刷电机具有寿命长,效率高,噪音小等优点,被日益广泛的应用在汽车电子、工业控制、家用电器等领域。但是,社会上的大多数无刷电机的调速方式是靠控制PWM的占空比实现马达调速。这样以来,电机的EMI中的传导干扰噪声很大,需要在硬件电路中增加一定的电子元器件来降低传导噪声。为此,本论文研究了另一种控制电机转速的方法,此设计不仅可以实现马达转速的调节,而且可以有效地抑制电机的传导噪声。这种方法是利用控制电机的导通角度以及关断角度来实现电机的速度调节。论文综述了无刷电机的国内外的研究现状,讨论了无刷电机的控制方式及电机结构;基于STM8S003低功耗微处理器,本论文设计并制作了单相无刷直流电机控制系统的硬件电路,不仅对各个硬件电路模块做了进一步分析,而且对各个电子元器件进行的参数设定;在此硬件电路的基础上,本论文完成了控制系统的软件开发与调试,并且对各个控制软件模块的控制流程图进行了详细的介绍,从理论上证明了此控制算法的可行性。最后,针对于这个控制系统进行了试验测试,包括通过超级终端更改控制器内部的控制参数,并实现控制参数的保存,EMI传导噪声测试等等,最终验证了所提控制方法的有效性。本论文与传统的马达控制方式相比,有以下两个创新点。在软件维护方面,本设计利用超级终端可以实现对控制器的二次编程,并且二次编程的控制参数可以保存到控制器内部,在下次启动控制器时,控制参数会自动下载近来,不需要用户重复设置控制参数。在电机速度调节方面,本设计摒弃了传统的利用调节PWM占空比的方式,采用控制导通角度来调节马达的转速。传统方式由于PWM的频率固定,EMI中的传导噪声会在某一频率点较高。本论文的调速方式控制转速的频率由电机转速决定,所以这一方式相电流波形频率不固定,时刻在变化,类似于抖频技术,可以有效的降低EMI中的传导噪声。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM33
【部分图文】：
按照驱动方式不同又可分为方波驱动和正弦波驱动[12]。有位置传感传感器的控制方式就是在电机转子永磁体附近安装一个位置传感器，将转子的位置机械信号转换为 MCU 可以识别的电信号。这个传感器对转子永磁体的磁场比较敏感，在 N 极和 S 极在其感应区间内会产生不同的电信号。我们通常用到的位置传感器是霍尔传感器。霍尔传感器的输出有的是模拟量，有的是数字量。输出为模拟量的霍尔传感器叫做线性霍尔传感器。这种霍尔传感器的输出信号为模拟量，模拟信号的大小由其附近磁场强弱决定。磁场越强，输出的模拟信号的幅值越高，反之越低。输出信号为高低电平的霍尔传感器叫做数字霍尔传感器。数字霍尔传感器又根据其输出高电平时附近磁场的性质分为 N 型霍尔传感器和 S 型霍尔传感器。在这里我们用到的是 N 型数字霍尔传感器，这种传感器会将电机的位置信号转化为 MCU 可以识别的电信号。MCU通过检测接受到的电信号电平的高低，判断转子的当前位置，改变开关管的导通时序，从而在定子绕组上形成旋转磁场，这个旋转磁场就会与定子的永磁体相互电磁作用，产生电磁力矩，从而拖动电机转子旋转。有位置传感器的控制原理框图如图 2-1 所示。
图 2-2 无位置传感器直流无刷电机的控制框图方波驱动通常为三相六状态两两 120 度导通[14]。假设我们把电机一个电周期设 度。在一个电周期内，每相都导通 120 度。任意时刻都只有两相通电，其余一，我们就是通过检测不通电那一相的反电动势来估算转子的位置。一个电周期六个状态，所以每个状态的时间为 60 度。假设电机的三相绕组我们定义为 U那么六个状态分别为 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上桥会连续导态，下桥也会连续导通两个状态。同理，V 相的上下桥也分别连续导通两个状的上下桥也分别连续导通两个状态。两个状态也就是 120 度，所以叫做 120 度驱动的相电压波形如图 2-3 所示。相电流波形如图 2-4 所示。
图 2-2 无位置传感器直流无刷电机的控制框图驱动通常为三相六状态两两 120 度导通[14]。假设我们把电机一个电周期设在一个电周期内，每相都导通 120 度。任意时刻都只有两相通电，其余一们就是通过检测不通电那一相的反电动势来估算转子的位置。一个电周期状态，所以每个状态的时间为 60 度。假设电机的三相绕组我们定义为 U六个状态分别为 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上桥会连续导下桥也会连续导通两个状态。同理，V 相的上下桥也分别连续导通两个状下桥也分别连续导通两个状态。两个状态也就是 120 度，所以叫做 120 度的相电压波形如图 2-3 所示。相电流波形如图 2-4 所示。
【参考文献】
本文编号：2869465
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM33
【部分图文】：
按照驱动方式不同又可分为方波驱动和正弦波驱动[12]。有位置传感传感器的控制方式就是在电机转子永磁体附近安装一个位置传感器，将转子的位置机械信号转换为 MCU 可以识别的电信号。这个传感器对转子永磁体的磁场比较敏感，在 N 极和 S 极在其感应区间内会产生不同的电信号。我们通常用到的位置传感器是霍尔传感器。霍尔传感器的输出有的是模拟量，有的是数字量。输出为模拟量的霍尔传感器叫做线性霍尔传感器。这种霍尔传感器的输出信号为模拟量，模拟信号的大小由其附近磁场强弱决定。磁场越强，输出的模拟信号的幅值越高，反之越低。输出信号为高低电平的霍尔传感器叫做数字霍尔传感器。数字霍尔传感器又根据其输出高电平时附近磁场的性质分为 N 型霍尔传感器和 S 型霍尔传感器。在这里我们用到的是 N 型数字霍尔传感器，这种传感器会将电机的位置信号转化为 MCU 可以识别的电信号。MCU通过检测接受到的电信号电平的高低，判断转子的当前位置，改变开关管的导通时序，从而在定子绕组上形成旋转磁场，这个旋转磁场就会与定子的永磁体相互电磁作用，产生电磁力矩，从而拖动电机转子旋转。有位置传感器的控制原理框图如图 2-1 所示。
图 2-2 无位置传感器直流无刷电机的控制框图方波驱动通常为三相六状态两两 120 度导通[14]。假设我们把电机一个电周期设 度。在一个电周期内，每相都导通 120 度。任意时刻都只有两相通电，其余一，我们就是通过检测不通电那一相的反电动势来估算转子的位置。一个电周期六个状态，所以每个状态的时间为 60 度。假设电机的三相绕组我们定义为 U那么六个状态分别为 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上桥会连续导态，下桥也会连续导通两个状态。同理，V 相的上下桥也分别连续导通两个状的上下桥也分别连续导通两个状态。两个状态也就是 120 度，所以叫做 120 度驱动的相电压波形如图 2-3 所示。相电流波形如图 2-4 所示。
图 2-2 无位置传感器直流无刷电机的控制框图驱动通常为三相六状态两两 120 度导通[14]。假设我们把电机一个电周期设在一个电周期内，每相都导通 120 度。任意时刻都只有两相通电，其余一们就是通过检测不通电那一相的反电动势来估算转子的位置。一个电周期状态，所以每个状态的时间为 60 度。假设电机的三相绕组我们定义为 U六个状态分别为 UV，UW，VW，VU，WU 和 WV。U 相的上桥会连续导下桥也会连续导通两个状态。同理，V 相的上下桥也分别连续导通两个状下桥也分别连续导通两个状态。两个状态也就是 120 度，所以叫做 120 度的相电压波形如图 2-3 所示。相电流波形如图 2-4 所示。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 陈文敏;黄开胜;何良远;杨勇;;基于Maxwell的单相无刷直流电动机分析与设计[J];微电机;2013年03期
相关硕士学位论文 前1条
1 梁伟;单相无刷直流电机及其无位置传感器控制系统研究[D];浙江大学;2014年
本文编号：2869465
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2869465.html
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