（电机与电器专业论文）电动助力转向无铁心永磁无刷直流电机控制系统研究

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1、摘要电动助力转向是现代汽车转向系统发展的必然趋势，它已经成为现代汽车零部件的“高新技术产品”。而作为目前电动助力转向系统中大多数采用的直流电机，由于其固有的缺点使得它越来越不能满足于现代汽车电子技术的飞速发展。无刷直流电机的出现为电动助力转向的发展带来了新的机遇，它不仅具有几乎直流电机的全部优点，同时还具有一系列无可比拟的优势，特别是采用无铁心永磁无刷直流电机代替普通直流电机，不失为今后电动助力转向发展的一种全新思路。本文首先对轴向磁场无铁心永磁无刷直流电机的结构与工作原理进行了简要分析，建立了无铁心永磁无刷

2、直流电机的数学模型，探讨了无铁心永磁无刷直流电机调速控制方案，并重点分析了转矩脉动产生的原因以及抑制转矩脉动的方法。在详细探讨无刷直流电机控制系统设计方法的基础上，根据电动助力转向无刷直流电机控制系统的要求，引入PID调节器的原理与方法，提出了电流闭环控制策略。建立了电动助力转向无刷直流电机控制系统的仿真模型，并进行了仿真结果分析。本文开发了以TMS320LF2407为核心、以IR2130为前置驱动电路的电机控制系统，编写了模块化的控制软件，提出了硬件可靠性保护措施以及软件抗干扰技术。并在此基础上进行了发电机

3、实验、空载实验以及负载实验，测量并记录了大量实验波形与数据，并对实验数据进行了图形化处理，最后分析了实验结果。实验结果表明，本文提出的无铁心永磁无刷直流电机控制系统方案是可行的,采用无铁心永磁无刷直流电机作为助力电机的电动助力转向系统，机械特性良好，效率较高，系统可靠性强，对电动助力转向系统的发展具有一定借鉴作用。关键词：电动助力转向;无铁心永磁无刷直流电机;控制系统;转矩脉动;PID调节器IAbstractElectricpowersteering(EPS)issurelythedirectionofthe

4、developmentofsteeringsysteminmodernvehicles.Ithasbeenbeingahigh-and-newtechniqueproductamongmodernvehicle’scomponents.TheDCmotor,whichismostlyusedinpresentEPSsystem,isbecomingmoreandmoreinefficientinmatchingthefastdevelopmentofelectronictechniqueinmodernveh

5、icles.TheappearanceofbrushlessDCmotor(BLDCM)broughtthedevelopmentofEPSanewopportunity.BLDCMdoesnotonlypossessalmostalltheadvantagesofaDCmotor,butalsohasaseriesuniqueadvantage.ThewayoftakingtheplaceofDCmotorbyapermanentmagnetcorelessbrushlessDCmotor(PMCBDCM)

6、givesatotallynewmethodforthedevelopmentofEPSinthefuture.ThispaperfirstlygivesabriefanalysisonthestructureandworkingtheoryofPMCBDCM.MathematicalmodelofPMCBDCMisbuilt,anditscontrolmethodforregulatingspeedisdiscussed.Thecausesoftorquerippleandthewaysofreducing

7、itareanalyzedasemphases.BasedonthedesignmethodsofBLDCMcontrolsystem,theprincipleandmethodofPIDregulatorareintroduced,andacurrentcontrolstrategyisputforwardinordertoaccordtotherequiresofBLDCMcontrolsysteminEPS.Itssimulationmodelisbuiltandtheanalysisofsimulat

8、ionresultsisgiven.ThecontrolsystemofPMCBDCMisdeveloped,inwhichtheTMS320LF2407isusedastheMCUandtheIR2130asthepre-drivecircuit.Themodularizationsoftwaredesignisalsocompiled.Somesafemeasuresofimprovingthe