无刷直流电动机的无位置传感器控制

论文摘要

永磁无刷直流电动机(BLDCM)是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型电机。由于BLDCM具有结构简单、运行可靠、运行效率高等诸多优点,使BLDCM机已经广泛应用到各个领域。本文首先从BLDCM的结构出发,简要介绍了BLDCM的工作原理,建立了BLDCM的数学模型,详细的分析了BLDCM的转矩脉动,并从理论上仔细分析了BLDCM无位置传感器控制的可行性,采用了基于线电压的检测转子位置的方法。然后,设计了相应的换相点检测电路,采用了双闭环PID控制的系统控制方法,并针对BLDCM的起动问题分了两个阶段控制——“三段式”起动控制和自同步控制。另外,本系统选用了TI公司的数字信号处理器TMS320LF2407A作为系统的处理器,以DSP芯片TMS320LF2407A为核心设计了软硬件系统,实现了BLDCM的无位置传感器控制。基于VB设计了上位机控制界面,实现上位机(PC机)与下位机(DSP)的通讯,对电机转速实现了实时监控。最后,对系统实验结果进行了分析和总结。本文经实验证明了本文所采用的转子位置检测方案和起动方案的合理性和可行性,为BLDCM驱动系统的普及应用提供了理论基础和实践参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 无刷直流电动机的特点
• 1.1.2 BLDCM 的发展和研究方向
• 1.2 BLDCM 无位置传感器研究现状
• 1.3 本文的研究内容及论文结构
• 第二章 BLDCM系统工作原理和结构特点
• 2.1 BLDCM 的结构及工作原理
• 2.1.1 BLDCM 的基本组成环节
• 2.1.2 BLDCM 的工作原理
• 2.2 BLDCM 的数学模型
• 2.2.1 BLDCM 的数学模型
• 2.2.2 BLDCM 的动态特性
• 2.3 BLDCM 转矩脉动
• 2.3.1 BLDCM 的基本转矩脉动分析
• 2.3.2 BLDCM 的换相转矩脉动分析
• 2.3.3 BLDCM 换相转矩脉动的抑制方法
• 2.4 BLDCM 无位置传感器的实现
• 2.4.1 “反电势法”概述
• 2.4.2 直接获取换相点方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 BLDCM控制系统的总体设计
• 3.1 BLDCM 的控制策略
• 3.1.1 BLDCM 的总体控制框图
• 3.1.2 换相
• 3.2 “三段式”起动方法
• 3.2.1 转子定位
• 3.2.2 加速过程
• 3.2.3 运行状态切换
• 3.3 本章小节
• 第四章 BLDCM控制软硬件实现
• 4.1 BLDCM 控制系统的硬件设计
• 4.1.1 BLDCM 硬件系统构成
• 4.1.2 DSP 的选择
• 4.1.3 主要电路设计
• 4.2 BLDCM 控制系统软件设计
• 4.2.1 系统软件简介
• 4.2.2 主程序
• 4.2.3 中断服务程序
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验结果及总结
• 5.1 实验装置
• 5.2 实验波形和分析
• 5.2.1 BLDCM 的起动过程
• 5.2.2 BLDCM 的自同步控制
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 论文成果
• 6.2 存在的不足和需要进一步研究的工作
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢