硕士学位论文-无刷直流电机无位置传感器的研究

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1、分类号I丛≥』2UDC密级。学校代号学号V78673510561200234000201082华南理工大学硕士学位论文无刷直流电机无位置传感器的研究张半指导教帅：逊运搓越援虫左堂瞳论文提交日期：2QQ§．Q§专业名称：电由皇±皇电丑焦动论文答辩日期：2QQ§：Q§学位授予单位和日期：垡直堡王太堂答辩委员会主席：星瞧潼媸论文评阅人：壁垒是盘撞鍪扇三叠囱宝煎蛰摘要由于无刷直流电动机有其自身固有的一些优点，如调速性能好、运行效率高、功率密度大、转矩／惯量比高等，所以在中小功率领域得到了广泛地应用。为了实现电子换相以及转速控

2、制。一般需要在转子轴上安装机械式传感器，测量电机的速度和转子位置。机械传感器提供了电机控制所需要的转子位置信号，但也给调速系统带来了一些问题：1．机械传感器增加了电机转子轴上的转动惯量以及电机空间尺寸和体积。2．机械传感器容易受温度、湿度以及震动等的影响，使调速系统不能得到广泛应用。3．使调速系统的成本增加。为了克服机械传感器给调速系统带来的缺陷，无速度传感器(即利用电机绕组中有关的电信号，通过信息辨识得到转子的位置和速度，从而取代机械传感器实现电机的控制)的研制成为一种发展趋势。本文重点围绕无刷直流电动机的转子位置

3、检测来进行讨论，为了避免反电动势法在转速较低时不适用的问题，本文采用了无论在低速还是高速时都适用的方法一高频信号电压注入的方法来检测电机转子位置。提出利用高频载波信号注入与观测器相结合，通过变频启动来将电机牵入自同步运行以及利用电压空间矢量的方法来注入高频信号的方案。建立了基于MATLAB／SIMULINK仿真模型，仿真结果表明，系统能准确的检测具有凸极特性的电机转子位置，并且系统具有良好的动、静态性能。论文主要包括以下几部分工作：1．简要分析了各种无刷直流电机转子位置检测方法以及其基本工作原理，然后给出了各种检铡方

4、法的优、缺点，同时给出了无刷直流电机的数学模型，这些为以后章节的控制提供了理论基础。2．基于空间矢量的PWM波原理实现高频信号的注入，并给出在DSP中产生三相PwM波的计算方法。由于8个基本电压矢量作用时间的计算需要知道当前扇区，因此本章介绍了两种判断扇区的方法。并利用MATLAB仿真工具箱，对PWM的产生过程进行了仿真。3．对载波信号注入法来检测转子位置的工作原理以及观测器的性能和电动机的启动问题进行了分析。考虑到正弦波反电动势的BLDCM的数学模型与PMSM(PermanentMagnetSynchronousM

5、otor，永磁同步电动机)模型相同，所以在利用M棚，AB／sIMuLINK软件进行仿真时，直接利用了PMSM的电机模型。建立的仿真模型具有良好的动态和稳态性能，并分析了观测器的参数对系统性能的影响，以及不同的启动方式对位置检测的影响。4．对电机的无位置传感器实验系统进行了概述。设计了系统的硬件电路和软件。初步建立起了基于TMS320LF2407ADSP的实验系统。关键词：无位置传感器；转子位置检测：观测器；高频信号注入；电压空间矢量技术兰要墨三查兰塑圭兰垄笙塞AbstractBecauseoftheBrushless

6、DCMotor(BLDCM)’Sseveralinherentadvantages：suchasexcellentperformanceofspeed·controlling,hi#powerdensityandefficiencyere．Forthesereasons，itismoreandmorewidelyappliedinthesmallandmediumpowerfields．Tofulfillitselectriccommutationandspeedcontr01．oftenneedstojnstall

7、mechanicalsensorontherotorshafttodetecttherotorpositionandspeed．Thismechanicalsensorgivestheinformationoftherotorposition，whichthecontrolsystemneeded，butitgivesrisetosomequestions，too．1．Themechanicalsenorincreasestherotaryinertiaoftherotorshaft,aSwellasthedimen

8、sionoftheelectromotor．2．ThemechanicalsensoriSeasilyaffectedbytemperature，humidityandshake，whichlimitsitsappliedrange．3．Themechanicalsensorincreasesthecostofthespeed-contr01．