基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计-毕业设计论文

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1、基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计摘要本文围绕无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)控制系统设计中的几个关键技术--位置检测、起动和控制方法进行了深入的研究，对无位置传感器无刷直流电机运行方式进行了全面的分析，在此基础上提出了瞬时状态检测与预测估计相结合的转子位置检测新方法，并通过“三段式”方法实现起动。为了提高系统的调速性能，控制方法采用了转速、电流双闭环。控制系统设计采用TI公司TMS320LF240x系列的DSP芯片作为控制核心。借助于DSP强大的处理能力和丰富的外设，整套系统省去了以往复杂

2、的硬件电路，采用结构更加合理的软件，实现了系统的大部分功能，从而提高了系统的可靠性。实验结果表明，电机起动快速、稳定，具有较宽的调速范围。同时，该系统还具有结构简单、可靠性高等特点，具有广泛的应用前景。关键词：无位置传感器；无刷直流电机；位置检测；闭环控制；数字信号处理器；起动61DesignofBrushlessDCmotorControlsystembasedonDSPAbstractThispapermainlystudysomepivotaltechniques—positiondetecti

3、on,startandcontrolmethod,whichsurroundsbrushlessDCmotor(BLDCM)withoutpositionsensorcontrolsystem'sdesign.OnbaseofanalyzingandstudyingtherunmodeofBLDCM,wepresentanewrotorpositiondetectionmethodwhichwasinstantaneousstatedetectioncombinedwithstatepredict,a

4、nduse"threesect"startmethod.Inordertoimprovethespeedingperformance,weadoptthetwoclosed-loopcontrolstrategyofspeedandcurrent.TheMCUofsystemistheTMS320LF2402DSPchip.InvirtueofpowerfulprocessingcapacityandplentyperipheralsofDSP,thesystemadoptmorereasonable

5、softwarestructureinsteadoftheformercomplicatedhardwarecircuit,andgetbetterdependability.Experimentalresultsshowthatthemotorstartfastandstablewithwiderareaofspeeding.ThisBLCDMcontrolsystemhasthecharacteristicofsimplestructure,highdependability,andcanbeus

6、edinmanyfields.Keywords:Sensorless；BrushlessDCmotor；Positiondetection；Closed-loopcontrol；Digitalsignalprocessing(DSP)；Start61目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1研究背景11.2研究内容31.2.1转子位置检测技术的研究31.2.2起动方法的研究31.2.3电机控制方法的研究41.3本人在课题中承担的工作4第2章系统总体方案设计52.1系统总体构成52.2无刷直流电机

7、数学模型62.3转子位置检测方法的选择72.3.1反电势法82.3.2电流法92.3.3磁链估计法102.3.4状态观测器法112.3.5人工智能方法112.4起动方法的选择122.4.1硬件起动电路122.4.2预定位起动方式起动132.4.3三段式起动14612.5系统控制核心及控制方法的确定152.5.1控制核心的确定152.5.2控制方法的确定152.6课题中存在的难点和关键技术16第3章关键技术研究183.1转子位置检测技术183.1.1瞬时状态法原理183.1.2反电势过零点预测估计原理2

8、23.2三段式起动243.2.1同步切换技术243.2.2电机起动阶段的电压适应技术253.2.3假起动现象的形成和辨别263.3转速、电流双闭环控制273.3.1PID控制原理273.3.2双闭环调速系统的设计293.3.3PID的参数整定323.4PWM脉宽调制技术33第4章系统硬件设计374.1控制系统硬件总体构成374.2DSP控制系统硬件设计384.2.1DSP最小系统的构成384.2.2DSP芯片供电设计384.3控制系统功率主电路设计394