空调室内无刷直流电机控制系统设计

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1、摘要面3之永磁无刷直流电机具有节能、能量密度高、动态性能好等优点，已经广泛应用在船舰推进、航空执行器、工业驱动与控制、家用电器等领域。可以预见，随着永磁材料和电力电子器件价格的进一步降低，以及无刷直流电机驱动理论研究和实践应用的不断完善和提高，永磁无刷直流电机及其控制系统将在很多场合有广泛的应用前景。本文首先通过理论分析和电机电磁场有限元分析方法对空调室内无刷直流电机的电磁参数、电磁性能以及电磁设计的关键问题进行了研究，根据麦克斯韦方程组和永磁无刷直流电机内的磁场情况，得出简化的无刷直流电机内磁场的基本方程。引入辅助的位函数一矢量磁位A，使磁通和磁力线分布更方便地求出。对

2、电机‘三维空间模型进行简化，使二维平面场中泊松方程变为标量形式，降低了计算量。借助于商用有限元电磁计算软件Manget，为无刷直流电机的参数设计提供数据支持，并为控制系统的设计指明了方向。然后根据空调室内无刷直流电机的参数要求，硬件采用东芝公司的TB6551FG专用集成芯片作为控制芯片，开关型霍尔传感器作为电机转子位置传感器，日立公司的ECN30603为IPM模块，设计了控制芯片接口电路、转子位置信号采集电路、IPM模块接口电路；在控制方法上采用基于PID方法的速度闭环控制，实现了电机的稳定运转；软件采用模块化编程，给出了软件的设计流程，实现了电机的方波驱动，正弦波运行的

3、特性，空调室内无刷直流电机绕组电流除了与传统的直流电机一样接近方波以外，还可以是正弦波，二种驱动方式的机械特性和转矩特性相接近，但运行平衡性、调速范围和噪声等则很不一样，正弦波驱动要好得多。最后结合电机与控制系统，对样机进行了测试，得出了测试数据及曲线，比较有限元分析结果和测试数据，得出两者相近的结论，验证了电机电磁场有限元分析方法的优越性和控制系统的有效性。关键词：有限元分析；Magnet；TB6551F；正弦波运行广东工业大学硕士学位论文AbstractPermanentmagnetbrushlessDCmotorshavefeaturesofsavingenergy

4、,highenergydensity,welldynamiccharacteristicandcontrolsimpleness，theyhavebeenappliedtoshipspropulsion，aviationactuators，industrialdrivesandcontrols，householdapplications．WecanforeseethefurtherdevelopmentaboutPMBLDCManditscontrolsystemwiththepricedebasedofpermanentmagnetmaterialandmanufact

5、ureofrotor．PMBLDCMmayhaveawonderfulforegroundinmanyfields．Firstly,thedissertationresearchtheelectromagneticparameters，electromagneticperformanceandelectromagneticdesignoftheindoorBLDCofAirconditionbyanalyzingtheoryandFiniteelementanalysis．TheMaxwell’sequationsarepredigestedtoaccordwithBLD

6、C．FIuxandmagneticforcelineiscountedeasilythroughA．Themodelistransformedfromthree—dimensionaltoplanar．WiththehelpoftheMagnet，afiniteelementcommercialsoftware，itoffereddatafoundationfortheBLDCparameterdesign，aparameteroptimizationdesignmethodwasproposedforcontrolsystemdesign．Secondly,accord

7、ingtotheparametersofBLDCM，TB6551FGspecificintegratedchipproducedbyToshibaCompanyasthecontrollerchip，hallSensorasarotorpositionsensor,HitachiECN30603fortheIPMmodule，Designingacontrolchipinterfacecircuit，rotorpositionsignalacquisitioncircuit，IPMmoduleinterfacecircuit．