四相永磁无刷直流电动机控制系统研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文四相永磁无刷直流电动机控制系统研究摘要永磁无刷直流电动机是近年来随着永磁材料、电子技术、微电子技术的迅速发展而发展的一种新型电机。它采用电子换相来代替机械换向，具有很好的起动和调速性能，控制方法简单、可靠性高、受环境影响小，克服了一般有刷直流电动机由于机械换相产生换向火花的弊病，在航天、人工智能机器人、数控机床、医疗器械、电动交通工具等许多工业领域都得到了广泛应用。传统的无刷直流电动机要附加位置传感器检测转子位置信号，这样既增加了电机的成本又降低了电机的可靠性，而且使电机维护变的困难；电机在运行过程中存在的电磁转矩脉

2、动问题，在很大程度上限制了永磁无刷直流电动机的应用范围，因此无刷直流电机的转矩脉动抑制问题和无位置传感器控制技术成为国内外研究的热点。本文将对无刷直流电动机转矩脉动抑制问题和无位置传感器检测技术进行深入的分析讨论。论文将主要从以下几方面对永磁无刷直流电动机控制系统进行分析和研究：(1)以四相永磁无刷直流电动机为例，分析其工作原理，建立电机数学模型，利用MATLAB/Simulink软件，搭建四相半桥永磁无刷直流电动机的系统仿真模型。(2)针对无刷直流电动机产生转矩脉动的根源不同，提出相应的抑制方法，经分析得出反电动势和电流波形的不理想是造成无刷电

3、机转矩脉动的I太原理工大学硕士研究生学位论文主要原因。本文主要从控制策略入手，通过改善换相过程中反电势和电流的波形来达到抑制电磁转矩脉动的目的，主要采用的方法有：重叠换相法，PWM脉宽调制，通过MATLAB仿真来验证方法的有效性。(3)介绍了几种应用比较广泛的无刷直流电动机无位置传感器转子位置信号检测方法。通过分析它们的基本原理、实现方法及优特点，本文最终选取目前最成熟、最有效、应用最广泛的“反电势法”配合“三段式”起动方法来实现四相无刷直流电动机的无位置传感器检测技术，在MATLAB/Simulink软件下建立仿真模型，仿真结果验证了该系统的合

4、理性。(4)本文所建的仿真模型采用电流，速度双闭环结构，电流环为内环，采用滞环比较器控制；速度环为外环，采用PI调节器控制。关键词：无刷直流电动机，转矩脉动，无位置传感器控制，仿真II太原理工大学硕士研究生学位论文THERESEARCHONCONTROLSYSTEMOFTHEFOUR-PHASEPERMANENTMAGNETBRUSHLESSDCMOTORABSTRACTInrecentyears,asanewtypeofmotor,permanentmagnetbrushlessDCmotordevelopedrapidlywiththerap

5、idlyexpandofthepermanentmagneticmaterials,theelectronictechnologyandthemicroelectronictechnology.Becauseoftheusingoftheelectroniccommutationtoreplacingthemechanicalcommutation,ithasmanymerits,suchasthegoodperformanceofthestartingandspeeding,thesimplecontrolmethod,thehighrelia

6、bilityandthesmallenvironmentalimpact,whichovercomescommutationsparksillscausedbythemechanicalcommutationofthegeneralbrushDCmotor.Itobtainedthewidespreadapplicationinmanyindustrialfieldssuchasinspace,artificialintelligencerobot,CNCmachinetools,medicalequipment,electricvehicles

7、andmanyotherindustries.Inordertodetecttherotorpositionsignal,thepositionsensorwasattachedtoconventionalbrushlessDCmotor.whichenhancedthecostandreducethereliabilityofthemotor,atthesametimeitenhancedthedifficultyoftheelectricalmachinerymaintenance;Meanwhilethetorquepulsationque

8、stionIII太原理工大学硕士研究生学位论文existinginthemovementprocessoftheelectricalmo