无位置传感器无刷直流电机速度控制系统研究

发布时间：2017-09-28 11:02

  本文关键词：无位置传感器无刷直流电机速度控制系统研究

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【摘要】：无刷直流电机一般是利用位置传感器来获得转子位置信号进而控制电机换相的,但这种控制方式存在稳定性差、易受工作环境影响等诸多弊端,其使用受到一定的限制,而采用无位置传感器控制技术就可以解决这些问题,因此,本文对于无位置传感器控制的无刷直流电机速度控制系统进行研究。具体包括以下的研究内容:首先,就本课题的研究背景与意义做了简单介绍,之后论述了无刷直流电机几年来的发展概况,对有位置传感器和无位置传感器两种控制方式做了详细介绍和对比,分析了目前的转子位置检测法,并对无刷直流电机的基本知识包括工作原理、结构、数学模型和调速方法进行了学习研究。其次,确定了控制系统的总体方案:确认系统控制策略为速度和电流双闭环控制;选择DSP TMS320F2812芯片作为本系统的主控芯片;介绍了反电势叠加法和反电势过零法相结合的转子位置检测法的原理和换相逻辑;分别介绍了传统PID控制算法、数字PID算法以及新型PID算法的原理,对比了三种算法的优缺点,确定数字PI算法作为控制算法;选择三段式启动。第三,选用MATLAB软件中的Simulink仿真平台,建立了无位置传感器和有位置传感器两种控制方式的无刷直流电机控制系统的仿真模型,介绍了各模块的建立过程,并对所选系统方案进行仿真。最后,根据控制系统性能要求,以系统总体方案为依据,对控制系统硬件实验平台进行设计,主要包括主电路、转子位置检测电路、电压电流采样电路以及隔离电路等;以C语言来编写软件程序,按照各模块的功能对系统软件部分进行设计,主要包括主程序、子程序和中断服务子程序等部分。
【关键词】：无刷直流电机 无位置传感器 反电势叠加 TMS320F2812
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题选择的背景与意义9-10
• 1.2 无刷直流电机的发展概况10-12
• 1.3 无刷直流电机的控制方式12-17
• 1.3.1 有位置传感器控制方式12-13
• 1.3.2 无位置传感器控制方式13-16
• 1.3.3 两种控制方式的对比16-17
• 1.4 本文研究内容的结构与安排17-18
• 第二章 无刷直流电机的基本结构和数学模型18-27
• 2.1 无刷直流电机的结构18-21
• 2.1.1 无刷直流电机本体18-19
• 2.1.2 电子换相线路19
• 2.1.3 位置传感器19-21
• 2.2 无刷直流电机的工作原理21-23
• 2.3 无刷直流电机的数学模型23-25
• 2.4 无刷直流电机的调速原理25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 无位置传感器无刷直流电机控制系统总体方案设计27-39
• 3.1 控制策略的选择27
• 3.2 主控制单元选择27-29
• 3.3 转子位置检测方案29-33
• 3.3.1 原理介绍29-32
• 3.3.2 换相逻辑32-33
• 3.4 启动问题33-35
• 3.5 控制算法的选择35-38
• 3.5.1 传统PID控制算法35-36
• 3.5.2 数字PID控制算法36-37
• 3.5.3 新型PID控制算法37-38
• 3.5.4 PID参数的整定38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 两种控制方式下的无刷直流电机控制系统仿真研究39-53
• 4.1 无位置传感器控制系统仿真模型的建立39-46
• 4.1.1 BLDCM本体40-43
• 4.1.2 换相模块43-44
• 4.1.3 启动和PWM生成模块44-45
• 4.1.4 速度和电流控制模块45-46
• 4.1.5 逆变器模块46
• 4.2 有位置传感器控制系统仿真模型的建立46-49
• 4.2.1 BLDCM本体47-48
• 4.2.2 换相模块48-49
• 4.3 仿真结果和分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 无位置传感器无刷直流电机控制系统硬件设计53-61
• 5.1 控制系统硬件电路概述53
• 5.2 主电路53-56
• 5.3 转子位置检测电路56-58
• 5.4 电压电流采样电路58-60
• 5.5 驱动隔离电路60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 无位置传感器无刷直流电机控制系统软件设计61-70
• 6.1 DSP开发环境61
• 6.2 程序总体设计结构61
• 6.3 主程序61-62
• 6.4 子程序62-66
• 6.4.1 启动程序62-63
• 6.4.2 双闭环运行程序63-66
• 6.5 中断子程序66-69
• 6.5.1 捕获中断程序66-67
• 6.5.2 ADC采样中断子程序67-69
• 6.6 本章小结69-70
• 结论与展望70-72
• 参考文献72-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李自成;程善美;秦忆;;线反电动势检测无刷直流电机转子位置方法[J];电机与控制学报;2010年12期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李自成;无刷直流电机无位置传感器控制关键技术研究[D];华中科技大学;2010年

2 姜卫东;混合动力电动汽车用无刷直流电机动态性能及控制策略的研究[D];合肥工业大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 褚仁林;基于DSP的电机控制系统的研究[D];西北工业大学;2007年

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本文编号：935457