无刷直流电机无位置传感器控制系统研究硕士学位论文

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1、无刷直流电机无位置传感器控制系统研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：贺曦指导教师：廖勇教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一二年六月ResearchofSensorlessBrushlessDCMotorControlSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHeXiSupervisedbyProf.L

2、iaoYongSpecialty:ElectricalEngineeringCollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaJune2012重庆大学硕士学位论文英文摘要摘要永磁无刷直流电机体积小，重量轻，它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具有直流电机运行效率高，调速性能好等优点，已经在医疗器械、仪器仪表、办公自动化设备、化工轻纺和家用电器等各个领域得到了广泛的应用。永磁无刷直流电机的转子位置一般是由外置式

3、位置传感器检测，由于外置式的位置式的位置传感器增大了电机的体积和成本，过多的连线使得可靠性变差，输出信号易受干扰等，因此取消位置传感器，采用无位置传感器检测转子位置就显得十分的必要。目前，研究无刷直流电机无位置传感器控制主要集中在三个方面：一是无刷直流电机转子磁极位置的检测方法，由于无位置传感器控制取消了位置传感器，需要检测其它的电机参数来对转子磁极位置进行辨识；二是无位置传感器无刷直流电机转子的定位与起动，由于电机在静止或者低速的情况下，绕组反电动势为零或很小，很难判断电机转子磁极的位置，因此必须使用其他方法对电

4、机转子定位和起动；三是无刷直流电机转矩脉动问题，由于定子齿槽气隙不均匀、换相期间电流发生波动等原因，形成转矩脉动，所以抑制转矩脉动也是无刷直流电机无位置传感器控制的一个主要问题。本文重点研究无位置传感器无刷直流电机转子磁极位置的的检测方法。在详细分析无刷直流电机系统结构和工作原理的基础上，建立了无刷直流电机的数学模型，列写了无刷直流电机的基本方程。然后分析了无刷直流电机的机械特性和调节特性,验证了无刷直流电机与一般有刷直流电机一样具有良好的调速性能。通过对无位置传感器控制中常用的反电动势检测法的原理分析，提出了一种

5、基于线电压差值的无刷直流电机无位置传感器转子位置检测方法”，该方法通过计算线电压的差值来得到反电动势的过零点。通过理论分析得到适用这一方法的前提条件的非导通相在非换相区间无电流续流。因此，分析各种PWM调制方式下非导通相电流续流产生的时间，幅值的大小、变化的情况、续流二极管导通的情况和对换相带来的影响，得到了适用于本文提出的方法的PWM调制方式。基于本文提出的方法建立在Matlab/Simulink环境下的控制系统仿真模型，进行了仿真研究，详细介绍了各功能模块在系统中的作用。最后通过仿真波形验证了仿真结果与理论分析

6、基本一致，系统起动平稳，换相精确。基于线电压差值的无刷直流电机无位置传感器控制仿真系统能够准确运行。关键词：无刷直流电机，转子位置检测，线电压差值，仿真III重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTPermanentmagnetbrushlessDCmotorhasthetheadvantagesofsmallvolumeandlightweight.ItnotonlyhasaseriesofadvantagesoftheACmotorofsimplestructure,reliableoperation,co

7、nvenientmaintenance,butalsohastheDCmotorofhighefficiency,goodspeedperformanceandotheradvantages.Ithasbeenwidelyusedinthemedicalequipment,instrumentation,officeautomationequipment,textilechemicalsandhouseholdappliancesandotherfields.PermanentmagnetbrushlessDCmo

8、torrotorpositionisgenerallydetectedbyanexternaltypepositionsensor,duetoexternalpositiontypepositionsensormotorincreasedsizeandcost,excessiveconnectionmakesthereliabilityvariation,o