永磁无刷直流电机驱动控制系统研究

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1、ＴＭ３０１公开？密级？分类号：：ＵＤ１０１４２Ｃ：：单位代码硕士学位论文永磁无刷直流电机驱动控制系统研究２０１３１７１学号．作者：电气１程学科名称：２０１７年０８月３１日沈阳工业大学硕士学位论文永磁无刷直流电机驱动控制系统研究ResearchonDriveControlSystemofPermanentMagnetBrushlessDCMotor杭惠电气工程学院作者：单位：指导教师：张炳义教授单位：电气工程学院协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2017年08月31日学位授予单位：沈阳工业大学摘

2、要由于能源短缺的严峻形势以及节能和环保的要求，研究节能、高效的电机及其驱动技术是当前技术发展的迫切需求。永磁无刷直流电动机作为驱动电机具有结构简单、高效、高可靠性等优点，广泛应用于航空航天、工业驱动控制、电动汽车、家用电器等领域。无刷直流电动机驱动控制一般通过位置传感器检测转子磁极位置信号，但因电机应用场合多样化和运行环境复杂化，位置传感器的存在增加了电机的体积和重量，也降低了电机运行的可靠性。因此，研究无刷直流电动机无位置传感器控制技术是当前技术发展的方向。本文研究了基于数字信号处理器的无刷直流电动机驱动控制系统。在分析无刷直流电动机及其控制系统的基础上，分析

3、及建立了有无位置传感器的无刷直流电动机控制系统的仿真模型，包括系统模型及子模块。系统仿真得到速度、转矩、反电动势和相电流等曲线。有位置传感器的系统仿真表明：t=0.05s时突加负载Tm=1.5N·m，转速下降1.33%；其后在0.08s恢复到平稳状态。无位置传感器的系统仿真表明：在t=0.07s时突加负载T=1.5N·m，转速下降4.6%，其后在0.08s恢复到平稳状态。后者转速下降较大，这是m因为缺少电流内环对相电流的控制，抵抗负载变化的能力减弱所致，这是在允许的范围内。设计了无刷直流电动机DSP驱动控制系统，系统由TMS320F2812处理器主控制电路、直流

4、的母线电压及电流检测电路、转子磁极位置反电动势过零点检测电路、PWM功率驱动电路、隔离电路以及键盘电路等组成。通过反电动势过零点检测电路间接得到转子磁极位置信号，经过分压及滤波处理后，输入TMS320F2812的事件管理器的两个捕获单元。设计了系统软件，包括主程序和子程序模块；子程序模块包括：电机停止、转向和转速设定、三段式启动、捕获中断、转速计算、采样中断、键盘等子程序。控制系统实验得到无刷直流电动机三段式起动过程电流响应曲线、稳态电流曲线、相电压波形等数据。实验表明，无刷直流电动机相电流5A、电机运行5ms、转速达到600r/min时电机切换到速度闭环控制，

5、电机平稳运行。实验表明设计的软硬件系统达到控制要求，系统参数达到要求。关键词：无刷直流电动机，无位置传感器，反电动势法，数字信号处理器IAbstractTheresearchontheenergyconservation,newtypeofhighefficiencymotordrivetechniqueisbecomingthehotspotsinthefieldofmotorresearch,bythereasonoftheausteresituationofenergyshortageandtherequirementofenergysavinganden

6、vironmentalprotection.PermanentmagneticbrushlessDC(BLDC)motorhasseveraladvantages,forinstance,simplystructure,highefficiencyandhighreliability.Duetotheseadvantages,asadrivemotor,BLDCmotorisalsowideappliedinthefieldofaerospace,electricmotor,householdappliancesandindustry.Therotorposit

7、ionofBLDCmotorismostlymeasuredbyrotorpositionsensors,whereasduetothedeviseapplicationsandthecomplexoperationenvironments,theapplicationofrotorpositionsensorsresultsinthelimitationofvolumeandweightaswellasthedecreaseofmotoroperationreliability.Therefore,sensorlesscontrolmethodforBLDCm

8、otorpossesso