无刷直流电机无位置传感器控制技术研究

发布时间：2017-08-13 16:30

  本文关键词：无刷直流电机无位置传感器控制技术研究

  更多相关文章： 无刷直流电机 无位置传感器 直接反电动势法 状态观测器

【摘要】：随着电力电子技术的快节奏发展和高性能永磁材料的应用,无刷直流电机作为一种机电一体化产品便应运而生。无刷直流电机在工业、家用和消费电子等各个领域应用广泛。电机转动一般需要霍尔传感器。而在极端(如高温度、高湿度)条件下,霍尔传感器是无法使用的。为了解决霍尔传感器带来的应用场合限制,研究人员提出了多种无位置传感器情况下的换相方法。主要思路有两种:一种是基于反电动势的过零点,一种是基于电机模型直接计算,或者结合现代控制理论观测反电动势以及磁链。在方波控制的无刷直流电机中比较常用的是第一种,在正弦波控制的无刷直流电机中则常用第二种。本文综述了前人对于无刷直流电机的发展历史以及控制方法的研究成果。并对无刷直流电机的基本原理进行了深入的分析,构建了其数学模型,并设计了完整的方波驱动的有位置传感器情况下的控制系统。并对双闭环和四象限控制进行了改进。给后续的工作提供了比较的基准。在介绍常用的方波驱动的无位置和有位置传感器无刷直流电机控制方法的基础上,详细研究了两种反电势检测方法的控制原理,并对三段式起动方法进行了分析。在对起动方法的研究中,对于一般的三段式起动进行了设计。深入研究了直接反电动势过零检测方法,分析了其原理、模型和控制算法。对于控制系统进行了仿真,验证了可行性。详细分析了正弦波无位置传感器控制下的状态观测器算法,使用了正交锁相环,设计相关参数,并对控制程序进行了完整的设计和编写,仿真验证了此系统的可行性。基于STM32F103设计实现了三种控制算法的数字控制系统,并将实验结果进行对比分析。
【关键词】：无刷直流电机 无位置传感器 直接反电动势法 状态观测器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 无刷直流电机国内外研究现状9-13
• 1.2.1 无位置传感器控制方法9-12
• 1.2.2 无位置传感器起动方法12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 基于方波驱动的无刷直流电机基本原理及控制系统设计15-28
• 2.1 引言15
• 2.2 无刷直流电机的基本原理及数学模型15-21
• 2.3 无刷直流电机四象限控制21-22
• 2.4 无刷直流电机有位置传感器控制系统设计22-27
• 2.4.1 主程序设计22
• 2.4.2 主要中断设计22-25
• 2.4.3 改进的双闭环PID控制25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于方波驱动的无位置传感器控制研究28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 无位置传感器控制起动方法研究28-31
• 3.2.1 预定位阶段28-29
• 3.2.2 开环加速及过渡阶段29-31
• 3.3 反电动势检测方法31-33
• 3.3.1 间接反电动势过零检测法31-32
• 3.3.2 直接反电动势过零检测法32-33
• 3.4 直接反电动势法仿真研究33-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 基于正弦波驱动的无位置传感器控制研究38-46
• 4.1 引言38
• 4.2 正弦波驱动基本原理及数学模型38-39
• 4.3 状态观测器基本原理及设计39-42
• 4.3.1 状态观测器基本原理39-40
• 4.3.2 转速及位置辨识系统设计40-42
• 4.4 状态观测器仿真研究42-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 硬件设计与实验分析46-53
• 5.1 引言46
• 5.2 主要实验平台46-49
• 5.2.1 数字控制器和电机参数46-47
• 5.2.2 霍尔位置检测电路47
• 5.2.3 电压电流检测电路47-48
• 5.2.4 直接反电动势检测电路48-49
• 5.3 电机相序测定49
• 5.4 实验结果与分析49-53
• 5.4.1 电压测试实验49-50
• 5.4.2 转速测试实验50-53
• 结论53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 邹继斌;江善林;张洪亮;;一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法[J];电工技术学报;2009年04期

2 李自成;程善美;蔡凯;;基于线间反电动势的无刷直流电机转子位置估算[J];电气传动;2008年11期

3 郭志大;刘卫国;贺安超;;梯形波与正弦波反电势无刷直流电动机特性分析[J];微特电机;2010年03期

4 韦鲲,任军军,张仲超;三次谐波检测无刷直流电机转子位置的研究[J];中国电机工程学报;2004年05期

5 史婷娜;吴曙光;方攸同;陈炜;夏长亮;;无位置传感器永磁无刷直流电机的起动控制研究[J];中国电机工程学报;2009年06期

6 杨贵营;庄圣贤;孙立;郑晓龙;;非理想反电动势无刷直流电动机控制策略研究[J];微特电机;2014年09期

7 陈华锋;宋辉;王占强;;一种改进的无刷直流电机控制方法[J];电机与控制应用;2015年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘彦荣;基于BP网络的无刷直流电机无位置传感器控制[D];天津大学;2009年

，

本文编号：668262