基于dsp的无刷直流电动机控制系统的研究(1)（可复制）.pdf

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摘要
无刷直流电机是近年来发展起来的一种新型电机,它利用电子换相
代替机械换向,既具有直流电动机良好的调速性能,又具有三相异步电
机特点。无刷直流电机具有结构简单、运行可靠、维护方便等优点,因此
在许多领域得到了广泛的应用。目前无刷直流电机的设计及控制的研究
非常活跃,本文利用晕匏⒅绷鞯缁慰刂葡低辰辛搜芯浚饕
做了以下几个方面的工作。
首先,学习了无刷直流电机的工作原理,对具有正弦波反电动势的
无刷直流电机的传递函数和运行特性进行了深入分析:研究了无刷直流
电机的控制策略,并结合实际情况,确定了系统的控制方案,即三相绕
组星形连接ǹ氐缏两两通电方式。
其次,设计了系统的硬件电路,包括:整流电路、逆变电路、驱动
电路、夤痰缏贰⒌缌髡恫ǖ缏贰⒌缌骷觳獾缏贰⒅绷鞑嗟缪辜觳
电路、偷テㄐ诺缏芳奥呒酆系缏贰
最后,研究了无届绷鞯缁目刂品椒ā0ǎ何匏⒅绷鞯缁幕
相控制、正反转控制、速度和电流调节等。并设计了系统软件,包括:
主程序、电流和电压采集子程序、电流斩波子程序、转速计算子程序、
位置信号捕获中断子程序、偷テㄐ抛映绦蚣跋允咀映绦虻取
实验结果表明,软硬件设计满足系统要求。
关键词:无刷直流电机,控制方法,调速
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第伦凼课题背景Ⅲ日益降低。从而使得电机的应用不再局限于传统的工业领域。而在商业,近二十多年来,电力电子技术、计算机技术、控制理论以及新材料技术都得到了迅速的发展,所有这些都推动着电机控制技术的发展、进步。新材料技术的发展,例如稀土永磁材料..⒋判愿春喜牧系某现,给电机设计插上了翅膀,各种新型、高效、特种电机层出不穷。我们国家稀土资源十分丰富,近年来,永磁电机的研究十分活跃。采用永磁材料激磁,特别是采用高性能稀土永磁材料,可大大提高电动机效率,缩小电机体积。据不完全统计,以下的直流微电机中,永磁电机占%,而韵掠来诺缁ァ6谖匏⒒矫妫饕J欠⒄刮匏⒅绷缁蕴岣卟返目煽啃院褪倜而电力电子技术、计算机技术和控制理论的发展更使得电机调速技术得到很快的发展。新的电力电子器件,高性能的数字集成电路以及先进的控制理论的应用,使得控制部件功能日益完善,所需的控制器件数目愈来愈少,控制器件的体积也日益减小,控制器的可靠性提高而成本家用电器、声像设备、电动自行车、汽车、机器人、数控机床、雷达和各种军用武器随动系统等领域也得到广泛应用。当前,电子产品正经历着从模拟到数字的转化,在这场数字化的革命当中,骷适倍〉昧朔伤俚姆⒄埂今天,壕晌Mㄐ拧⒓扑慊⑼纭⒐ひ悼刂埔约凹矣玫缙鞯电子产品中不可或缺的基础器件。由于哂薪锨康募扑隳芰徒虾玫实时性,使得算法复杂的现代控制理论能够在实际中得到很好的应用,特别是实时性要求很高的系统,也可以通过迪指丛拥闹悄芸刂扑法。在电力传动这个实时性要求很高的领域,挠τ迷嚼丛蕉啵机器人,机械手等工业自动化系统;火炮位置伺服等军用设备;洗衣机,空调等家用电器设备:电动自行车等交通工具都用到了刂破鞯缌Υ中国石油大学6硕士论文
无刷直流电动机的兴起及应用砼⑽匏⒅绷鞯缍男似传统的直流电动机采用电刷,以机械方法进行换向。电刷和换向器际醯奶岣吆虲相似,已经成为决定电子产品更新换代的决定因素之一。用械缌Υǘ低车纳杓疲俏蠢吹缌Υǘ低呈迪质字化,智能化的发展方向。问的机械摩擦带来了噪声、火花、无线电干扰以及寿命短等弱点,再加上制造成本高及维修困难等缺点,从而限制了其应用范围。针对上述传统直流电动机的弊病,早在年就有人提出可用整流管代替机械电刷换向,为无刷直流电动机的诞生提供了理论基础。上世纪年代有人开始研究以电子换相代替机械换向的无刷直流电动机。但由于当时大功率电子器件仅处于初级发展阶段,没能找到理想的换相元器件,使得这种电动机只能停留在实验室研究阶段,而无法推广使用。年,美国锷热耸状紊昵肓擞τ镁骞芑幌啻娴缍换相器的专利,这就是现代直流无刷电动机的雏形。但由于该电动机尚无起动转矩而不能产品化。而后又经过人们多年的努力,借助于霍尔元件来实现换相的无刷直流电动机终于在年问世,从而开创了无刷直流电动机产品化的新纪元。无刷直流电动机真正进入实用阶段是从年开始的,当时原西德的続姒公司的分部正式推出姒湮匏⒅绷鞯缍其驱动器。年代在国际上对无刷直流电动机开展了深入的研究,先后研制成方波和正弦波无刷直流电动机。此外,由于年代以来,电力电子工业得到了飞速的发展,许多新型的高性能半导体开关器件,如,等的相继出现,以及高性能的永磁材料衫钻、钕铁硼等问世,均为无刷直流电动机的广泛应用奠定了坚实的基础。在进入年代以后,控制技术尤其是控制理论发展十分迅猛,单片机、任⒋砥饕驳玫搅丝涨暗姆⒄梗噶钏俣群痛中国石油大学6硕士论文第伦凼动方案