单片机永磁无刷电机驱动及速度控制系统

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1、■中圓分类号：密级：公开！５ＰｙＰ！領ＵＤＣ：６２０学校代码；１００的Ｈ巨巨ＥｌＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣ巨ＡＮＤ了巨ＣＨＮＯＬＯＧＹ硕±学位论文（同等学力人员）单片机永磁无刷电机驱动及速度控制系统论文作者：樊建文指导教师：王书海副教授副指导教师：．？申请学位类别：工学硕±学科、领域；测试计量技术与仪器所在单位：信息科学与工程学院２答辩日期；２０１５年１月河北科技大学学位论支原创性声明本入郑里声明：所呈交的学位论文，，足本人

2、巧巧师的指导下独立进斤硏究工作所化得的成果。对木文的研究做出重耍贡献的个人和集体，均己礼；文中Ｗ明确方式脉明。除文中己经注明引用的内餐外，本论文不包含任何巧他个人或捷体Ｌｉ经化表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本卢明的法律巧果山本人承担。学位论文作者籍也巧建文指导教师签名：＾＾〇矿年么月円文月如）／［Ｔ年／河北科技大学学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，巧意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论义被查阅和借阅。本人授权河

3、北科技大学可Ｌｉｌ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。□保密，在年解街后适用本披权书。本学位论文属于木保密。。‘’’（请在上方稱内打Ｖ）／学位论文作巧签名：指导教师巧名题獻－■＞０（ｊ年片月円年ClassifiedIndex：TM331SecrecyRate：PublicizedUDC：620UniversityCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissert

4、ationfortheMasterDegreeDrivingandSpeedControllingSystemofPermanentMagnetBrushlessDCMotorBasedonMCUCandidate：FanJianwenSupervisor:AssociateProf.WangShuhaiAssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MeasurementTechnologyandInstrumentsEmpl

5、oyer：SchoolofInformationScienceandEngineeringDateofOralExamination:December,2015摘要永磁直流电机广泛应用于生产、生活和工农业的各个方面，它具有功率密度高、效率高、控制性能稳定、输出扭矩大等优点。随着时代的发展，永磁直流电机的应用会更多。近年来，永磁直流电机在电动汽车上的应用越来越多，而无位置传感器控制技术不但可以降低成本,减小体积，并且由于简化了设计还提高了系统的可靠性。那么，对于电动汽车用永磁直流电机无位置传感器的控制技术研究成为热门方向。所以，在

6、线检测电机性能并对重要参数进行辨识对电动汽车电机的控制和故障诊断有着重要的现实意义和应用价值。换相过程中产生的脉动转矩，是我们在研究无刷直流电机各项性能指标时，非常关心的一个问题。定子齿槽的存在使转子旋转时的气隙磁阻发生变化，产生磁阻转矩，会带来额外的脉动电枢效应。一方面使得转子旋转过程中不断发挥增磁和去磁作用，另一方面引起气隙磁场畸变，都会带来转矩脉动。无刷直流电机工作在三相六状态时，定子磁场并非连续旋转，而是以电角度的步距跳跃旋转，因此会产生换相转矩脉动。除电机结构因素外，电流换相噪声是引起转矩脉动的主要原因。为了减小换相过

7、程中相电流的变化，本课题设计过程中，使用了stm8s系列芯片专门为电机控制设计的“换相事件（COM）”功能，在很大程度上抑制了换相过程中出现的电流噪声。本文主要进行了如下的研究工作：第一部分是对永磁直流电机的国内外发展状况，以及优缺点进行了概述。第二部分首先介绍无刷直流电机的结构及其控制系统的总体结构，之后对无刷直流电机的工作原理进行详细介绍。第三部分重点介绍了无刷直流电机的数学模型，为控制电机提供了理论依据。在数学模型的基础之上，研究了无刷直流电机的运行特性，运行特性是指电机在启动、正常工作和调速的情况下，电机外部各可测物理变

8、量之间的关系。为优化电机控制提供了依据。最后完成了无刷直流电机控制系统的软硬件设计，包括硬件控制电路和功率变换电路的设计，还有基于单片机的软件系统的设计。实验表明，使用意法半导体公司的stm8系列单片控制无刷直流电机可以在很大程度上抑制换相噪声。实验过程中进行了