基于DSPACE的直流无刷电机无位置传感器控制系统研究

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1、天津大学硕士学位论文基于DSPACE的直流无刷电机无位置传感器控制系统研究姓名：吴庆勋申请学位级别：硕士专业：控制工程指导教师：夏超英2011-12摘要直流无刷电机(BLDCM)因为具有低压特性好，转矩过载能力强，启动转矩大，启动电流小等优点而得到了广泛的应用。传统的直流无刷电机一般都需要内置一个位置传感器以便于检测到六个换相位置信号，从而实现对三相定子绕组的换相控制。但是位置传感器的存在不但增大了直流无刷电机的体积而且降低了系统的可靠性。因此对直流无刷电机无位置传感器控制方式的研究具有重大现实意义和广阔的应用前景。本文在分析直流无刷电机工作原理

2、和数学模型的基础上对无位置传感器控制技术中的几个关键问题，即转子位置估算、转子静止定位及起动、双闭环调速等问题进行了较为系统的MATLAB／Simulink仿真和dSPACE实验研究。反电动势法因其原理简单、方法可靠，目前在转子位置估算领域还占有主要位置。本文在分析直流无刷电机反电动势波形的基础上，采用了利用线反电动势过零点直接得到换相点的方法，该方法不但避免了传统的相反电动势法需要300电角度移相的缺点，而且减少了转子位置估算对电机参数的依赖。电机静止定位及起动控制问题是无位置传感器控制的另一个难点。本文采用复合定位法首先4哿_m_---导通和

3、三三导通的共12个电压矢量施加到定子端，通过检测定子峰值电流来判断定子电感变化进而在静止状态下得到转子的30。精度的初始转子位置。在此基础上，采用预定位的方式将其拖动到精确位置以方便起动控制。最后采用恒压频比起动，一旦检测到稳定的转子位置估算信号就切换到无位置传感器控制模式下。之后，采用S函数搭建无位置传感器无刷直流双闭环调速系统的MATLAB／Simulink模型，利用该模型对本文所采用的理论进行了仿真分析，验证其可行性和合理性。电机参数的变化、电压电流采样误差、滤波电路相位延迟都会引起转子位置估算的误差。本文接着着重分析了它们对转子位置估算误

4、差的影响程度。最后，利用实验室现有的dSPACE半实物仿真平台，对所采用的无位置传感器直流无刷电机控制方式的进行了实验研究，为今后的直流无刷电机控制器系统的建立提供了理论依据和实验基础。关键词：无位置传感器直流无刷电机线反电势法复合定位法dSPACEABSTRACTBrushlessDCmotor(BLDCM)isusedwidelyforthereasonthatithavemanyadvantagesofgoodlow—voltageperformance，strongtorqueoverloadcapacity，greatstartingt

5、orqueandlowstartingcurrent．Inordertorealizethephase。changecontrolofthreephasestatorwindings，traditionalBLDCMalwayshasaninternalpositionsensortodetectthesixphase．changeposition．However,itsexistenceincreasesthevolumeofBLDCMaswellasreducesthereliabilityofthesystem．Soitissignific

6、antandpromisingtostudythesensorlesscontrolofBLDCM．ThispaperfocusonseveralkeyissuesofsensorlesscontroltechnologybasedOffprincipleandmathmodelanalysisofBLDCM，suchasestimationofrotorposition，positioningcontroloftherestingrotorsanddoubleclosed．100pdrive．AndMATLAB／Simulinksimulati

7、onanddSPACEexperimentweredoneaboutthem．Back—emfwhichisfamousforthesimpleprincipleandreliablemethodoccupiesthemainpositioninthefieldofestimationofrotorposition．ThispaperobtainsthePhase．changepointbydetectingthezero—crossingpointofthelineback—emf,themethodavoids30。phase—shiftas

8、wellasreducesdependenceonmotorparameter．Anotherdifficultyaboutsensor