无刷直流电机有位置传感器矢量控制系统研究

发布时间：2017-09-11 08:39

  本文关键词：无刷直流电机有位置传感器矢量控制系统研究

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【摘要】：无刷直流电机(BLDCM)具有结构简单、调速范围宽等优点,广泛应用于工业、商业、航空航天等领域。无刷直流电机多采用方波控制,该控制方式下电机运行转矩脉动大、噪音高,已不能满足现代社会的要求,开展矢量控制技术研究对于降低电机转矩脉动,减小运行噪音,提高控制系统效率具有重要意义。本文研究无刷直流电机矢量控制技术,主要研究内容如下:(1)研究了霍尔位置传感器估计转速和转子位置的基本方法。针对霍尔元件安装偏差的问题,设计了一种偏差校正方法,该方法通过在线计算得出每相霍尔偏差角度,对更新转子位置和估算角速度进行修正,进而补偿转子位置和转速估计误差。分析了利用防积分饱和PI调节器实现转速和电流闭环控制方法、方波切换和直接起动两种起动控制方法。在Matlab/Simulink中验证主要技术实现方法的可行性和有效性。(2)构建了以微控制器STM32F103C8T6为核心的实验平台,对硬件电路的各部分,包括微控制器电路、三相逆变电路、检测电路以及辅助电源电路等进行设计,并在此基础上,以MDK-ARM为软件开发环境进行了系统的软件设计。(3)对无刷直流电机矢量控制系统进行实验研究,并与方波控制策略对比,实验结果表明,本文采用矢量控制策略设计的无刷直流电机控制系统具有良好的稳态速度精度。
【关键词】：无刷直流电机 矢量控制 霍尔位置传感器 转子位置估计 转速和电流闭环控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究背景和意义13
• 1.2 无刷直流电机矢量控制技术研究现状13-20
• 1.3 本文主要研究内容及章节安排20-22
• 第二章 无刷直流电机矢量控制原理与实现方法22-45
• 2.1 无刷直流电机矢量控制原理22-24
• 2.1.1 旋转坐标系数学模型22-23
• 2.1.2 矢量控制策略23-24
• 2.2 无刷直流电机矢量控制实现方法24-38
• 2.2.1 空间矢量脉宽调制技术25-30
• 2.2.2 转速及转子位置估计30-36
• 2.2.3 转速和电流闭环控制36-37
• 2.2.4 矢量控制起动方法37-38
• 2.3 仿真结果及分析38-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第三章 无刷直流电机矢量控制系统设计45-61
• 3.1 控制系统硬件设计45-52
• 3.1.1 微控制器电路46-47
• 3.1.2 三相逆变电路47-49
• 3.1.3 检测电路49-51
• 3.1.4 辅助电源电路51-52
• 3.2 控制系统软件设计52-60
• 3.2.1 主程序设计53-56
• 3.2.2 中断程序设计56-59
• 3.2.3 上位机控制程序59-60
• 3.3 本章小结60-61
• 第四章 实验结果及分析61-71
• 4.1 实验平台介绍61-62
• 4.2 实验结果及分析62-70
• 4.2.1 转子位置估计62-64
• 4.2.2 电流和速度闭环控制64-67
• 4.2.3 起动控制67-68
• 4.2.4 方波控制与矢量控制对比68-70
• 4.3 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 本文工作总结71
• 5.2 后续工作展望71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文79

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本文编号：829733