永磁无刷直流电动机实验平台的设计与实现

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1、浙江大学硕士学位论文摘要本文介绍了永磁无刷直流电动机的数字控制原理，设计并实现了永磁无刷直流电动机调速系统与伺服系统实验平台，完成了上位机监控软件与下位机DSP控制软件的设计和调试，并在实验平台基础上对伺服系统控制策略进行了实验研究。研究结果表明：本实验平台易1。。；==；；＆；■一于使用，性能可靠，对提高实验研究水平与提高实验效率效果明显。关键词：无刷直流电动机，实验平台芦伺服系统i浙江大学硕士学位论文AbstractThispaperdescribesdigitalcontrolprinciple

2、ofpermanent—magnetbrush[essDCMotorandanexperimentalplatformofBLDCMvelocitysystemandservosystemwasdesignedandimplemented．WedesignedacomputermonitoringsoftwareandacontrolsoftwarebasedonDSPsystem．Aseriesofexperimentsforcontrolstrategyofservosyztemwereimple

3、mentedbasedonthisplatform．TheresultsfullyapprovedtheusabilityandreliabilityforthesystemIthelpsalottoimprovetheefficiencyofexperimentation．Keywords：BLDCM，ExperimentalPlatform，ServoSystem4浙江大学硕士学位论文第一章绪论第一节永磁无刷直流电动机的发展电动机作为一种高效、可靠、方便的机械动力源，在现代工农业生产中占有重要的地

4、位，有着非常广泛的应用范围。直流电动机具有良好的动静态性能指标，优良的调速性能。但是直流电动机由于具有机械式换向器和电刷，从而给应用带来了一系列的限制。因此人们一盔在寻求以交流电动机取代具有机械式换向器和电刷的直流电动机，以满足各种应用领域的需要。但由于运行机理上的特点，决定了三相交流电动机是一个强耦合、多变量、非线性时变的复杂系统，它的可控性较差，因此在一段较长的时间里。交流传动系统无论在控制性能与成本、复杂性、可靠性方面都和直流传动系统有一定的差距。随着电力电子技术、微电子技术和电机控制理论的迅速

5、发展，交流调速与伺服系统取得了巨大的进步，各个方面的指标都有了很大的提高，交流电机固有的优良特性又得到了充分的发挥，交流传动系统正在迅速取代传统的直流传动系统。‘361‘35川71在交流系统中应用的电动机主要有感应电动机和永磁同步型电动机两种，其中永磁同步型电动机按工作原理不同，可分为正弦波反电势的永磁同步电动机(PMSM)和具有方波反电势的无刷直流电动机(BLDCM)，由于工作原理的不同使得他们的驱动电流与控制方式也不～样。””采用矢量控制的异步电动机，己可获得接近直流调速系统的机械特性和宽的调速范

6、围．存在的主要缺点是控制较为复杂，且对电机参数有较强的依赖性：采用PWM控制的永磁同步型电动机的外特性完全可以与直流电动机等效，且与感应电机相比，体积小、重量轻、效率高、控制相对简单，且不存在励磁损耗问题，因此在高性能应用领域．永磁同步电动机显示了更多的优势。和正弦波电流激励的永磁同步电动机(PMSM>相比，方波无刷直流电动机(BLDcM)虽然存在着转矩脉动问题，但其优越性表现在：不需要PMSM中的绝对位置编码器，功率密度更高，输出转矩更大，控制结构更为简单，能使电机与逆变器的潜力得到更充分的发挥，因

7、此，永磁无刷直流电动机的应用和研究受浙江大学硕士学位论文到广泛的重视。20世纪八十年代以来，随着新型稀土永磁材料的不断开发、应用，无刷直流电动机系统的造价更低，性能更为优越，现在已经广泛应用于工厂自动化、办公自动化、机器人、电动汽车、航空航天、家用电器、军工等领域。因此对无刷直流电动机系统的深入研究是极其必要的，具有重大的应用价值。“∞¨¨近年来，随着自动化技术的发展，实际应用对无刷直流电动机提出了更高的要求。将电动机、编码器、功率放大器、电源、可编程控制器、网络管理器等功能模块组合在一起，形成一个整

8、体，研制所谓的智能无刷直流电动机是无刷直流电动机的一个发展方向。它将电机技术、电机的控制技术与电子技术相结合，从而给应用带来～系列优点：可靠性大大提高：降低成本，减少体积：系统性能提高；给全数字控制带来更大的方便。“¨第二节永磁无刷直流电动机控制系统研究动向随着现代电力电子技术、微电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术等高新技术的发展，无刷直流电动机具有重大的应用价值，国内外学者对BLDCM投入了大量的研究，本节简要讨论一下在调速系统以及伺服系