汽车空调通风阀门步进电机控制系统及噪音分析
发布时间：2020-12-15 07:31
步进电机作为一种执行机构,具备定位精准、转矩输出较大、运行过程噪音低、振动小等特点。汽车空调通风阀门控制系统分为手动控制和自动控制,手动控制采用了纯机械拉丝、连杠、曲轴等结构,自动控制采用了直流有刷电机或步进电机及电子驱动系统,通过手动调节控制面板按钮来发送相应信号给微控制器,由微控制器上AD和DA采样模块发送信号给驱动模块来控制电机,电机轴带动相应风门转动以实现模式转换。步进电机是一种接受一定数目脉冲来并驱动电机轴转动相应角度以实现高定位精度的一类电机。细分控制能够实现步进电机步距角分解,实现更小的步距角,更高的定位精度的一种控制方式;并且能够改善步进电机低频振荡、提高输出转矩,降低电机运行振动及噪音等优点。本课题通过选取汽车级控制芯片和步进电机驱动芯片等器件,来实现汽车空调通风阀门系统的控制,针对当前市场上通风阀门系统普遍存在的异响、振动及定位不准等问题,给出相应的解决方案,如:电机选型、加减速启停、滤波绕组、细分驱动等,从硬件电路设计和软件程序算法两方面来分别进行详细论述,并介绍了测试汽车空调通风阀门噪音的原理及方法,并通过专门的半消音室来测量步进电机控制系统采取细分控制前后噪音...
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
噪音来源及解决措施
式电压进行供电，所以步进电机绕组的电流是不连续的，而且电流谐波。这些谐波是步进电机电磁噪音的主因。消除或改善谐波电流音改善显得非常重要。组 A、绕组 B 中相电压 ua、相电压 ub进行傅立叶变换： ) = [(2 + 1) ] (2-2) ) = ( 1) [(2 + 1) ] (2-3) w=2 /Tu，ku 为正整数。步进电机相电压采用方波驱动时，其中电压分量是有效分量，提供电机转动的励磁电流，很大一部分与永用会产生电机振动。由公式可知谐波电压分量占了很大比例，且高波次数也高，所以方波电压驱动的步进电机噪音非常的显著。
图 3 二细分 A、B 相电压细分前后相电压 Ua、Ub公式可以看出采用了二细分后步进电机相谐波对比不细分时有一定程度下降，而 4ku+3 次谐波下降的更为为不细分的 14.6%。2.2 步进电机单步运行及转矩速度曲线分析 A 闭合，磁极 1 产生磁场会吸合转子使其转动到如图的位置，现在B，转子将对准磁极 2，在此过程中转子转动 60 度。接下来断开 B转子再逆时针转动 60 度，对准磁极 3。如此按照 A、B、C、A、B、合开关。电动机空载运行，转子的惯性和轴承的摩擦都较小。一开始，转子位置。此时，A 断开，B 闭合，转子开始逆时针朝磁极 2 方向加速
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STC12C5A60S2单片机的汽车空调控制系统[J]. 徐进,钟芳梅. 汽车电器. 2014(06)
[2]步进电机速度曲线的设计与FPGA实现[J]. 王邦继,刘庆想,周磊,周一飞,张政权,李向强,张健穹. 微电机. 2012(08)
[3]基于ARM单片机的步进电机细分驱动设计[J]. 陈炳衡,郭云龙,胡清. 黑龙江科技信息. 2011(36)
[4]基于THB6064H的步进电机闭环控制电路设计[J]. 刘立国,孙杰,刘淑燕,田虹飞,安红娟,季春辉. 单片机与嵌入式系统应用. 2011(03)
[5]基于DSP的二相混合式步进电机多细分驱动器的研究[J]. 王亚嫔. 科技信息. 2010(30)
[6]浅谈步进电机在汽车上的应用[J]. 王庆合. 职业. 2010(18)
[7]汽车空调出风管道气动噪声分析与控制[J]. 汪怡平,谷正气,杨雪,李伟平,林肖辉,芦克龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]基于FPGA的步进电机细分驱动技术研究[J]. 袁帅,甘靖. 湖南理工学院学报(自然科学版). 2010(01)
[9]基于TB6560的步进电机驱动电路设计[J]. 王党利,宁生科,马宝吉. 单片机与嵌入式系统应用. 2010(01)
[10]一种新型的步进电机闭环控制方式[J]. 张芊,胡定军. 四川兵工学报. 2009(06)
硕士论文
[1]基于AVR单片机的汽车空调控制系统设计[D]. 窦自强.安徽农业大学 2011
[2]基于ARM的嵌入式系统在汽车自动空调系统中的应用[D]. 姚帆.燕山大学 2010
[3]基于FPGA的模糊PID控制算法的研究及实现[D]. 王军伟.浙江工业大学 2009
[4]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
[5]基于单片机的高精度步进电机控制研究[D]. 章烈剽.武汉理工大学 2007
[6]基于单片机SPCE061A的汽车空调控制系统[D]. 刘丽.合肥工业大学 2006
[7]基于DSP的两相混合式步进电机细分控制及转矩矢量控制[D]. 张小杭.浙江工业大学 2004
本文编号：2917907
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
噪音来源及解决措施
式电压进行供电，所以步进电机绕组的电流是不连续的，而且电流谐波。这些谐波是步进电机电磁噪音的主因。消除或改善谐波电流音改善显得非常重要。组 A、绕组 B 中相电压 ua、相电压 ub进行傅立叶变换： ) = [(2 + 1) ] (2-2) ) = ( 1) [(2 + 1) ] (2-3) w=2 /Tu，ku 为正整数。步进电机相电压采用方波驱动时，其中电压分量是有效分量，提供电机转动的励磁电流，很大一部分与永用会产生电机振动。由公式可知谐波电压分量占了很大比例，且高波次数也高，所以方波电压驱动的步进电机噪音非常的显著。
图 3 二细分 A、B 相电压细分前后相电压 Ua、Ub公式可以看出采用了二细分后步进电机相谐波对比不细分时有一定程度下降，而 4ku+3 次谐波下降的更为为不细分的 14.6%。2.2 步进电机单步运行及转矩速度曲线分析 A 闭合，磁极 1 产生磁场会吸合转子使其转动到如图的位置，现在B，转子将对准磁极 2，在此过程中转子转动 60 度。接下来断开 B转子再逆时针转动 60 度，对准磁极 3。如此按照 A、B、C、A、B、合开关。电动机空载运行，转子的惯性和轴承的摩擦都较小。一开始，转子位置。此时，A 断开，B 闭合，转子开始逆时针朝磁极 2 方向加速
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STC12C5A60S2单片机的汽车空调控制系统[J]. 徐进,钟芳梅. 汽车电器. 2014(06)
[2]步进电机速度曲线的设计与FPGA实现[J]. 王邦继,刘庆想,周磊,周一飞,张政权,李向强,张健穹. 微电机. 2012(08)
[3]基于ARM单片机的步进电机细分驱动设计[J]. 陈炳衡,郭云龙,胡清. 黑龙江科技信息. 2011(36)
[4]基于THB6064H的步进电机闭环控制电路设计[J]. 刘立国,孙杰,刘淑燕,田虹飞,安红娟,季春辉. 单片机与嵌入式系统应用. 2011(03)
[5]基于DSP的二相混合式步进电机多细分驱动器的研究[J]. 王亚嫔. 科技信息. 2010(30)
[6]浅谈步进电机在汽车上的应用[J]. 王庆合. 职业. 2010(18)
[7]汽车空调出风管道气动噪声分析与控制[J]. 汪怡平,谷正气,杨雪,李伟平,林肖辉,芦克龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]基于FPGA的步进电机细分驱动技术研究[J]. 袁帅,甘靖. 湖南理工学院学报(自然科学版). 2010(01)
[9]基于TB6560的步进电机驱动电路设计[J]. 王党利,宁生科,马宝吉. 单片机与嵌入式系统应用. 2010(01)
[10]一种新型的步进电机闭环控制方式[J]. 张芊,胡定军. 四川兵工学报. 2009(06)
硕士论文
[1]基于AVR单片机的汽车空调控制系统设计[D]. 窦自强.安徽农业大学 2011
[2]基于ARM的嵌入式系统在汽车自动空调系统中的应用[D]. 姚帆.燕山大学 2010
[3]基于FPGA的模糊PID控制算法的研究及实现[D]. 王军伟.浙江工业大学 2009
[4]步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D]. 陈志聪.厦门大学 2008
[5]基于单片机的高精度步进电机控制研究[D]. 章烈剽.武汉理工大学 2007
[6]基于单片机SPCE061A的汽车空调控制系统[D]. 刘丽.合肥工业大学 2006
[7]基于DSP的两相混合式步进电机细分控制及转矩矢量控制[D]. 张小杭.浙江工业大学 2004
本文编号：2917907
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