高温环境无刷直流电动机无传感器控制方法研究

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1、工学硕士学位论文高温环境无刷直流电动机无传感器控制方法研究RESEARCHONTHECONTROLMETHODOFASENSORLESSBLDCMSYSTEMINHIGH-TEMPERTUREENVIRONMENT任德成哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM921.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文高温环境无刷直流电动机无传感器控制方法研究硕士研究生：任德成导师：李浩昱教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex

2、:TM923.6U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHECONTROLMETHODOFASENSORLESSBLDCMSYSTEMINHIGH-TEMPERATUREENVIRONMENTCandidate：RenDechengSupervisor：Prof.LiHaoyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringUnit：Dept.ofElectri

3、calEngineeringDateofOralExamination：June,2015University：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要无刷直流电机具有运行效率高、调速性能好、控制简单、可靠性高等诸多优点，不仅被广泛应用于医疗、信息、家电、工业自动化等常规领域，更是在诸如航空航天、油田探测、车载系统等高温极端环境中得到了充分的使用。由于在高温环境中，位置传感器无法正常工作，电机需要以无传感器方式运行，因此对无传感器位置检测方法的研究具有重要意义。同时，宽范围温度变化导致电机参数发生改变，从而

4、使基于常温参数设计的传统调速系统性能变差，因此需要同时对变参数系统控制方法进行研究。本文从上述两点出发，对高温环境无刷直流电机无传感器调速系统进行深入研究。本文在详细分析无刷直流电机的基本组成、电机换相原理及过程、反电势过零检测法原理及其实现方法的基础上，首先建立了计及温度参数的电机数学模型，进而提出无刷直流电机无传感器调速系统的调速方案。然后，本文深入研究了宽范围温度变化对电机参数以及模型的影响，并在此基础上分析了温度变化对开环调速系统机械特性、动态特性的影响，以及温度变化对传统转速电流双闭环调速系统电流环和转速环的影响。本文采用模糊PID控制器作为转

5、速控制器，电流控制器沿用传统PI调节器的控制方法，并基于Matlab对转速模糊PID控制器进行设计。然后，本文在Matlab/Simulink中搭建了考虑温度的无刷直流电机调速系统仿真模型，并对高温环境下的电机调速系统进行仿真分析，得到了电机在不同转速指令下的启动及平稳运行工作波形、突加负载时的转速调整曲线，同时通过阶跃响应对比了模糊PID控制器与传统PI调节器的性能差异，分析了模糊PID控制器的控制作用。仿真结果表明系统具有良好的静态和动态性能，对参数变化及负载扰动均有较强的适应能力，控制效果良好。最后，本文以TI公司的TMS320F28035为核心设

6、计并制作无刷直流电机无传感器调速系统硬件电路，编写电机控制程序完成数字控制，并将电机置于烘箱中进行高温实验，实验证明原理及方案正确可行，系统能够正常工作。关键词：高温环境；无刷直流电机；无传感器；模糊PID控制器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractBrushlessDCmotorhasadvantagesofhighefficiency,goodspeedperformance,simplecontrolandhighreliability.Ithasbeenwidelyusednotonlyinconventionalfieldsofm

7、edicare,information,homeapplianceandindustrialautomation,butalsoinhigh-temperatureareas,suchasaerospace,oilexploration,automotivesystems.Inhigh-temperatureenvironment,thepositionsensordoesnotworkandthemotorhastobedrivenwithoutasensor.Soitisofvitalimportancetostudynon-positionsens

8、ordetectionmethods.Atthesametime,awidera