无刷直流电机无位置传感器控制技术研究

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1、硕士学位论文无刷直流电机无位置传感器控制技术研究RESEARCHONTECHNOLOGIESOFSENSORLESSCONTROLOFBRUSHLESSDCMOTORS王明辉哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文无刷直流电机无位置传感器控制技术研究硕士研究生：王明辉导师：王宏副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D

2、.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringRESEARCHONTECHNOLOGIESOFSENSORLESSCONTROLOFBRUSHLESSDCMOTORSCandidate：WangMinghuiSupervisor：Asso.Prof.WangHongAcademicDegreeAppliedfor：Master’sofEngineeringSpeciality：ElectronicalEngineeringAffiliation：Shenzhe

3、nGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着电力电子技术的快节奏发展和高性能永磁材料的应用，无刷直流电机作为一种机电一体化产品便应运而生。无刷直流电机在工业、家用和消费电子等各个领域应用广泛。电机转动一般需要霍尔传感器。而在极端（如高温度、高湿度）条件下，霍尔传感器是无法使用的。为了解决霍尔传感器带来的应用场合限制，研究人员提出了多种无位

4、置传感器情况下的换相方法。主要思路有两种：一种是基于反电动势的过零点，一种是基于电机模型直接计算，或者结合现代控制理论观测反电动势以及磁链。在方波控制的无刷直流电机中比较常用的是第一种，在正弦波控制的无刷直流电机中则常用第二种。本文综述了前人对于无刷直流电机的发展历史以及控制方法的研究成果。并对无刷直流电机的基本原理进行了深入的分析，构建了其数学模型，并设计了完整的方波驱动的有位置传感器情况下的控制系统。并对双闭环和四象限控制进行了改进。给后续的工作提供了比较的基准。在介绍常用的方波驱动的无位置和有位置传感器无刷直流电

5、机控制方法的基础上，详细研究了两种反电势检测方法的控制原理，并对三段式起动方法进行了分析。在对起动方法的研究中，对于一般的三段式起动进行了设计。深入研究了直接反电动势过零检测方法，分析了其原理、模型和控制算法。对于控制系统进行了仿真，验证了可行性。详细分析了正弦波无位置传感器控制下的状态观测器算法，使用了正交锁相环，设计相关参数，并对控制程序进行了完整的设计和编写，仿真验证了此系统的可行性。基于STM32F103设计实现了三种控制算法的数字控制系统，并将实验结果进行对比分析。关键词：无刷直流电机；无位置传感器；直接反电

6、动势法；状态观测器--I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAsthefast-paceddevelopementofthepowerelectronicstechnologyandapplicationofhigh-energypermanentmagnetmaterials,theBLDCmotorwasdevelopedasakindofmechatronicsproduct.Itisusedintheindustrial,householdandconsumerelectronicandmanyoth

7、erareas.Typically,theBLDCmotorneedhallsensorsinordertorotatingcontinually.However,thehallsensorsonitcannotbeusedinsomeapplications,suchashigh-tempperature,high-humidity.Becauseofthat,researchershaveproposedalotofmethodstosolvetheproblemtomakethemotorcommutatewit

8、houtthehallsensors.Therearetwomainideas.Ononehand,thezero-crossingtimeofback-EMFcanbedetectedanditisinvolvedtothecommutationtime.Ontheotherhand,themathematicmodelsoft