无传感器无刷直流电机可靠起动与精确换相方法研究

发布时间：2017-08-26 03:41

  本文关键词：无传感器无刷直流电机可靠起动与精确换相方法研究

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【摘要】：转子位置传感器是无刷直流电机的重要组成部分之一。由于存在输出引线多、占用电机端部体积、不能耐高温或浸泡在油液中使用等缺陷,已成为制约无刷直流电机控制系统发展的薄弱环节,这就促进了无刷直流电机无位置传感器控制技术的研究与开发。论文针对燃油泵用无位置传感器无刷直流电机的可靠起动与精确换相方法两方面进行了深入的研究,分别提出了相应的优化控制方法,旨在提高电机起动的可靠性和换相的精确度,为无位置传感器无刷直流电机在航空领域的工程应用提供理论和技术支撑。论文首先介绍了无位置传感器无刷直流电机三种常用反电势检测法的基本原理,并分别在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,仿真分析了三种方法各自的特点。其次,在介绍无位置传感器无刷直流电机三段式起动控制方法的基础上,分析了母线电压波动、负载转矩变化以及机械振动对电机起动的影响。提出了一种三段式起动优化方法,并通过理论分析和仿真验证,证明了该方法能够显著提高电机起动的可靠性。最后,通过仿真分析了换相精度对无位置传感器无刷直流电机运行性能的影响,对影响电机换相精度的三个主要因素:电枢反应、电阻网络构造电机中性点和滤波电路,进行了深入的理论分析。提出了一种基于端电压检测法的转子位置补偿优化方法,通过仿真分析验证了该方法对于提高电机换相精度的有效性。论文设计并搭建了以DSP为核心的无刷直流电机无位置传感器数字控制实验平台。实验结果表明:论文所提出的三段式起动优化方法、基于端电压检测的转子位置补偿优化方法,有助于提高电机起动的可靠性以及换相精度,具有较好的工程应用价值。
【关键词】：无刷直流电机 无位置传感器 可靠起动 精确换相
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 论文研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 可靠起动控制12-13
• 1.2.2 精确换相控制13-14
• 1.3 论文的主要研究内容14-16
• 1.3.1 研究对象的基本参数14
• 1.3.2 主要研究内容14-16
• 第二章 无位置传感器无刷直流电机系统原理16-34
• 2.1 无刷直流电机数学模型的建立16-17
• 2.2 无刷直流电机仿真模型的建立17-20
• 2.3 燃油泵负载仿真模型的建立20-23
• 2.4 反电势法的基本原理23-28
• 2.4.1 端电压法24-25
• 2.4.2 三次谐波法25-27
• 2.4.3 反电势积分法27-28
• 2.5 不同反电势法的仿真分析28-33
• 2.5.1 端电压法28-30
• 2.5.2 三次谐波法30-32
• 2.5.3 反电势积分法32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 可靠起动控制方法研究34-46
• 3.1 三段式起动法的基本原理34-35
• 3.2 不同环境下电机的起动分析35-39
• 3.2.1 母线电压波动对电机起动的影响36-37
• 3.2.2 负载转矩变化对电机起动的影响37-38
• 3.2.3 机械振动对电机起动的影响38-39
• 3.3 三段式起动的优化方法39-44
• 3.3.1 优化方法的基本原理40-41
• 3.3.2 优化方法的仿真验证41-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 精确换相控制方法研究46-60
• 4.1 无位置传感器BLDCM换相基本理论46-49
• 4.1.1 无位置传感器BLDCM换相原理46
• 4.1.2 换相精度对电机运行的影响46-49
• 4.2 影响换相精度的因素分析49-54
• 4.2.1 电枢反应的影响49-50
• 4.2.2 电阻网络构造电机中性点的影响50-51
• 4.2.3 滤波电路延迟影响51-54
• 4.3 提高换相精度的方法54-59
• 4.3.1 位置补偿优化方法原理54-57
• 4.3.2 位置补偿优化方法的仿真验证57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 控制系统设计60-72
• 5.1 系统硬件设计60-67
• 5.1.1 电源系统设计61-64
• 5.1.2 控制电路设计64-65
• 5.1.3 功率电路设计65-67
• 5.2 系统软件设计67-71
• 5.2.1 系统软件总体结构框图67-68
• 5.2.2 主程序68
• 5.2.3 上电自检测子程序68-69
• 5.2.4 换相子程序69-70
• 5.2.5 转速闭环控制子程序70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 系统实验结果与分析72-80
• 6.1 实验内容与系统实验平台72-73
• 6.2 起动特性实验73-76
• 6.2.1 直流电压波动时电机的起动实验73-74
• 6.2.2 负载转矩变化情况下电机的起动实验74-75
• 6.2.3 机械振动情况下电机的起动实验75-76
• 6.3 换相特性实验76-79
• 6.3.1 端电压检测法原理验证76-77
• 6.3.2 不同负载情况下电机的换相控制77-78
• 6.3.3 不同转速下电机的换相控制78
• 6.3.4 优化前后电机带额定负载运行的换相控制78-79
• 6.4 本章小结79-80
• 第七章 总结与展望80-82
• 7.1 论文工作总结80-81
• 7.2 论文主要特色81
• 7.3 后续工作展望81-82
• 参考文献82-86
• 攻读硕士学位期间的学术成果86-88
• 攻读硕士学位期间完成的科研任务88-90
• 致谢90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：739446