无刷直流电机无位置传感器控制策略研究及其代码自动实现

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1、摘要无刷直流电机采用电子换相机构取代传统直流电机的机械式换相电刷，在保留直流电机良好的调速性能外克服了因机械式换相器导致的寿命短和不易维护等缺陷。此外，因为采用永磁体转子，无刷直流电机又具有体积小、重量情和功率密度高等优点，正在越来越多的领域中得到应用。进一步拓展无刷直流电机的应用范围需要采用无位置传感器控制技术克服外置式位置传感器的各种弊端，因此近三十年来，无位置传感器控制技术一直是无刷直流电机的研究热点。本文结合无刷直流电机的研究历史与现状，概括了无刷直流电机无位置传感器控制技术的现有水平。针对基于虚拟中性点电位的无位置传

2、感器控制策略从理论和实践两个方面进行了较为详尽的探讨。(1)本文首先对1209电角度导通PWM调制控制方式下电流续流过程对逆变器输出端电压的影响进行深入的理论分析，在此基础上利用仿真工具^IATLAB／si舢link开发了无刷直流电机数值仿真平台，并通过对比仿真结果与实验波形验证了数值仿真平台的准确性和可靠性。为进一步研究无位置传感器控制策略及其代码自动实现打下基础。(2)深入分析了120。电角度导通PWM调制控制方式下，如何通过并联于电机定子星型绕组的一个星型电阻网络中性点(虚拟中性点)相对逆变器直流侧中点的电压信号(虚拟中

3、性点信号)来提取换相信息；对换相过程和PWM调制对虚拟中性点信号的影响作了较为深入的理论分析和推导，并通过数值仿真和实验运行验证了理论分析结果。(3)详细介绍了如何利用MATI_AB／RTW实时代码工作空间将控制器的Simulink仿真模型自动实现为针对英飞凌xcl64cS微控制器的嵌入式系统C代码并编译下载，并将其成功应用到无刷直流电机无位置传感器闭环控制系统的开发中。通过开发XCl64CS微控制器外设驱动模块库，解决了RTW对英飞凌16位微控制器XCl64CS支持不足的问题。关键词：无刷直流电机，仿真模型，无位置传感器控制

4、，虚拟中性点，MATLAB／RTW，代码自动实现，XCl64CS微控制器AbstractABSTRACTBmshlessDCMotor(BLDC)replacesthemechanicalcommutatorusedintraditionalDCmotorwithelectroniccounterparts，whichenablestheBLDCtogetridofthedrawbacksofthetraditionalDCmotorwithoutsacrificingitsadvantageofgoodcontrofiabi

5、fity．Moreover,employingpermanentmagnetasrotormakessmallermotorsizeandweighthencehigherpowerdensitypossible．Withtheseadvantages，theBLDCgainsanever-growingattentioninvariousapplicationfields．WiththepurposetoexpandapplicationpossibilitiesofBLDC，sensorlesacontroltechniq

6、uemustbeused，whichisunderintensiveresearchduringtherecent3decades．ThehistoryandcurrentstatusofsensorlessBLDCcontrolstrategiesaresummarizedinthisthesis，focusisplaccdonthesensoriesscontrolstrategybasedonthepotentialoftheSO—calledVhtUalneutralpoint，whichistheneutralpoi

7、ntofallexternalstar-connectedtri—resistornetwork．Specialattentionsalepaidtoboththetheoreticaldiscussionandpracticalimplementation,whichisfirstlydesignedandverifiedinsimulationplatformandthenimplementedwithanalogfilters．0)ThedynamicmodelofVoltageSupplyInverterunder12

8、0。eldegreeconductionmodeandpul∞widthmodulationisthoroughlyanalyzedfromtheoreticalperspective．BasedOUthemathematicalmodeladynamicsimulation