无刷直流电机无位置传感器矢量控制技术研究

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1、中图分类号：TM351论文编号：102870316-S013学科分类号：080402硕士学位论文无刷直流电机无位置传感器矢量控制技术研究研究生姓名李同豪学科、专业测试计量技术及仪器研究方向计算机测控系统指导教师王友仁教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonsensorlessvectorcontroltechnologyofBrushlessDCmot

2、orAThesisinInstrumentationScienceandTechnologyByLiTonghaoAdvisedbyProfessorWangYourenSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书

3、而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要无刷直流电机（BLDCM）具有结构简单、效率高、可靠性好等优点，在工业和商业等领域得到了广泛的应用。无刷直流电机常采用方波控制方式，但是该方式存在转矩脉动大，运行噪声大的不足。对于采用分数槽绕组结构而使得反电势呈现正弦波的无刷直流电机，可利用矢量控制进行控制，提高系统性能。对此，本文研究无刷直流电机无传感器矢量控制方式，主要研究内容如下：（1）根据对

4、矢量控制和无刷直流电机的分析，建立了矢量控制条件下的无刷直流电机数学模型，以及对常见的几种控制策略分析比较，结合实际情况，选择i=0的矢量控制策略。d（2）对无刷直流电机零/低速条件下的初始位置检测方法和起动方法进行了分析研究。分析比较了预定位法、等宽电压脉冲注入法和脉振高频注入法的优缺点，结合实际控制系统要求，选择等宽电压脉冲注入法作为转子的初始检测方法。同时对I-F单电流环的起动方法进行了详细的原理分析，并在物理实验平台中进行了验证。（3）在对滑模观测器的原理和抖振问题出现的原因研究的基础上，对传统滑模观测器进行了改进。新方案采用改进sigmoid函数代替传统

5、的开关函数，并由锁相环结构提取转子位置和速度信息，并与传统的滑模观测器进行了Matlab仿真和物理实验对比，验证了改进滑模观测器在降低抖振和提高估计精度方面的有效性。（4）在设计的以STM32F103RCT6为主控芯片的系统物理实验平台上，进行系统下位机和GUI上位机软件编程和调试，实现了无刷直流电机在无位置传感器的条件下的矢量控制，验证了本方案的可行性和正确性。关键词：无刷直流电机，无位置传感器，矢量控制，起动方法，滑模观测器I无刷直流电机无位置传感器矢量控制技术研究ABSTRACTOwingtotheadvantagesofsimplestructure,hi

6、ghefficiencyandgoodreliability,BLDCMhasbeenwidelyusedinindustrialandcommercialfields.Thesquare-wavecontrolmethodiswidelyusedtodriveBLDCM,butthemethodhasthedisadvantagesoflargetorquerippleandbignoise.ForBLDCMwithfractionalslotwindingwhichmakesthatback-EMFissinewave,thevectorcontrolmeth

7、odcanimprovetheperformanceofthesystem.Inthisregard,thesensorlessvectorcontrolmethodofbrushlessDCmotorisresearchedinthispaper,themainresearchcontentsareasfollows:(1)BasedontheanalysisofvectorcontrolandBLDCM,themathematicalmodelofBLDCMisestablishedundertheconditionofvectorcontrol.Accord

8、ingto