基于dsp的无刷直流电动机控制系统的研究（可复制）.pdf

武汉科技大学摘要随着现代电力电子技术的发展和永磁材料性能的不断提高,无刷直流电动机的系统在高性能运动控制领域越来越受到重视。无刷直流电动机既具有直流电动机运行效率高、调速性能好、无励磁损耗等诸多特点,又具备交流电动机的运行可靠、结构简单、维护方便等一系列优点,在国民经济各个领域的应用日益普及。本文在对无刷直流电动机控制系统的发展及应用综述的基础上,详细的介绍了无刷直流电动机的基本结构、工作原理和运行特性,并给出了其数学模型。简述了无刷直流电动机的控制策略,并分析了无位置传感器控制技术的原理和方法。然后对无刷直流电动机双闭环控制系统的硬、软件设计作了详细论述。系统以公司的芯片为控制核心,分析了藕诺牟峙淝榭觯龇吹缍乒愕恪⑺俣燃暗缌鞯燃觳獾路设计,并以作为驱动芯片设计了无刷直流电动机的驱动电路,采用三段式起动方式来起动电动机。系统的软件采用模块化设计方法,主要包括初始化程序、起动子程序、换相子程序、卸戏癯绦虻取W詈笤擞肧⒘宋匏⒅绷鞯缍刂葡统的仿真模型,并对给定实例进行仿真。本论文所述无刷直流电动机控制系统的设计方案,可以获得良好的速度控制性能,而且际醪唤鍪瓜低郴竦昧烁呔ǘ龋呖煽啃裕辜蚧讼低辰峁埂关键词:无刷直流电动机;;刂疲晃尬恢么ǜ衅鳎环抡硕士学位论文第
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武汉科技大学第一章绪论研究背景近二十多年来,电力电子技术、计算机技术、控制理论以及永磁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迅速发展。专家指出,电机的发展将向着永磁化和无刷化方向发展。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,缩小电动机体积。在无刷化方面,主要是发展无刷直流电动机,以提高产品的可靠性和寿命。而新的电力电子器件,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,所需的控制器件愈来愈少,其体积也同益减小,控制器的可靠性提高而成本日益降低【俊无刷直流电动机包括有位置传感器的无刷直流电动机和无位置传感器的无刷直流电动机两种结构形式。近年来,有位置传感器的无刷直流电动机在国民经济的各个领域得到广泛的应用,但是,随着电机额定功率的减小,传感器体积占整个系统体积的百分比越来越大,这就使得系统难以实现小型化,限制了其在某些方面的应用。另外,由于位置传感器的存在,也使得系统复杂程度提高、成本增加、可靠性降低、对电机的制造工艺也带来了不利的影响。而无位置传感器无刷直流电动机容易满足上述要求。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,器件适时而动,取得了飞速的发展。为了满足工业控制应用尤其是电机控制而设计的,它通过把一个高性能的诤撕屯传动这个实时性要求很高的领域,挠τ迷嚼丛蕉啵缁魅耍凳值裙ひ底远化系统;火炮位置伺服等军用设备;洗衣机,空调等家用电器设备;复印机,硬盘驱动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。用无刷直流电动机的发展概况电动机作为机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活之中。传统直流电机采用机械机构缢进行换向,因而存在机械摩擦,并由此换向代替电刷机械换向的无刷直流电动机,并取得了一定成果。但由于当时大功率电子器件仅处于初级发展阶段,没能找到理想的电子换向元器件。使得这种电动机只能停留在实硕士学位论文第刂破魇荰围设备集成为一个芯片,而且哂薪锨康募扑隳芰徒虾玫氖凳毙裕沟盟惴ǜ丛拥现代控制理论能够在实际中得到很好的应用,为电机的数字控制应用提供了方便。在电力等办公自动化设备;电动自行车等交通工具都用到了刂破鞯缌Υǘ桨浮进行电力传动系统的设计,是未来电力传动系统实现数字化,智能化的发展方向【俊带来电磁噪声、换向火花以及寿命短等缺点,再加上制造成本高、维修困难,从而极大的限制了它的发展和应用范围。针对上述传统有刷直流电动机的弊病,早在世纪年代,就有人开始研制以电子
武汉科技大学部件之一——逆变器的成本降低,且向高频化、小型化发展。同时,永磁材料的性能不断验室研究阶段,而无法推广使用。年,美国热耸状紊昵肓擞τ镁骞芑幌代替电动机机械换向的专利,这就是现代无刷直流电动机的雏形。但由于该电动机尚无起动转矩而不能产品化。尔后又经过人们多年努力,借助于霍尔元件来实现换向的无刷直流电动机终于在年问世【俊在此之后,又相继出现了新型永磁材料钐钴、钕铁硼,它们具有高剩磁密度,高矫顽力以及高磁能积等优异磁性能,使永磁电机有了较大发展。进入九十年代以来,随着电力电子工业的飞速发展,许多高性能半导体功率器件,如认嗉涛世,以及微处理器、大规模集成电路技术的发展,逆变装置也发生了根本性的变化。这些开关器件本身向着高频化、大容量、智能化方向发展,并出现集半导体开