基于DSP2812的无刷直流电机控制系统研究

论文摘要

在当今环境和能源问题日益紧张的情况下,新能源电动汽车已成为世界各国的研究热点。电动汽车需要解决的关键问题之一是电机及其控制技术。无刷直流电机以其良好的输出性能和控制性能成为电动轿车首选的驱动电机,因此,开展对无刷直流电机的控制系统研究具有一定的理论和实用价值。本文在对无刷直流电机控制系统的发展和应用大量文献调研的基础上,采用TI公司生产的TMS320F2812芯片作为控制核心,以无刷直流电机为控制对象,研究了基于DSP的有位置传感器无刷直流电机控制系统。首先对无刷直流电机的结构与组成、基本工作原理、调速方法以及数学模型进行了研究,采用Matlab计算平台,建立了无刷直流电机数学模型,并运用PID控制算法进行仿真研究。仿真结果表明系统工作的稳定性。其次,根据系统要求以及电机与DSP芯片的特性,给出了无刷直流电机双闭环控制系统设计方案,并根据该方案分别对硬件和软件进行了设计。硬件部分根据电机控制要求进行系统方案设计,然后对主要的电路分别进行设计,包括供电电源电路、电流检测电路、位置检测电路、驱动电路以及保护电路；软件部分则根据所采用的控制策略,在软件开发环境CCS里,用汇编语言编写了主程序、初始化程序、中断服务程序等模块软件。最后,对实验平台进行了实验研究,给出了电流和转速的实验波形,实验结果较为理想,表明实验平台设计合理,性能可靠,最后对本课题进行了总结和进一步展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 无刷直流电机控制技术的研究现状
• 1.2.1 无刷直流电机的控制策略
• 1.2.2 无刷直流电机控制技术
• 1.3 无刷直流电动机控制器的应用发展
• 本文研究的主要内容
• 第二章 无刷直流电机的工作原理
• 2.1 无刷直流电机的基本结构
• 2.1.1 无刷直流电机本体
• 2.1.2 电子换向电路
• 2.1.3 位置传感器
• 2.1.4 控制器
• 2.2 无刷直流电机的工作原理
• 2.3 无刷直流电机的调速方法
• 2.3.1 调磁调速
• 2.3.2 调节回路电阻
• 2.3.3 调压调速
• 本章小结
• 第三章 无刷直流电机控制系统建模与仿真
• 3.1 无刷直流电机的数学公式
• 3.1.1 电枢绕组的反电势
• 3.1.2 电磁转矩
• 3.2 无刷直流电机的数学模型
• 3.3 基于MATLAB/SIMULINK的BLDCM系统模型的建立
• 3.3.1 无刷直流电机的系统仿真模型
• 3.3.2 BLDC本体结构
• 3.3.3 参考电流模块
• 3.3.4 电流滞环模块
• 3.3.5 速度控制模块
• 3.3.6 转矩计算模块
• 3.4 仿真结果分析
• 本章小结
• 第四章 位置传感器控制系统的设计方案
• 4.1 无刷直流电动机系统控制方案
• 4.2 电机转子位置的检测
• 4.3 电机电流的检测
• 4.4 参考速度的输入与速度的测量
• 4.5 硬件抗干扰性设计
• 4.6 无刷直流电机的闭环控制
• 本章小结
• 第五章 无刷直流电机控制系统硬件设计
• 5.1 控制芯片
• 5.1.1 芯片的选择
• 5.1.2 TMS320F2812部分功能介绍
• 5.2 硬件电路设计
• 5.2.1 硬件系统总体结构
• 5.2.2 供电电源模块
• 5.2.3 信号采样电路设计
• 5.2.4 驱动电路部分设计
• 本章小结
• 第六章 无刷直流电机控制系统软件设计
• 6.1 DSP的软件开发环境与开发流程
• 6.2 软件整体设计
• 6.2.1 主程序设计
• 6.2.2 启动子程序模块
• 6.2.3 换相模块
• 6.2.4 A/D中断服务模块
• 本章小结
• 第七章 实验与总结
• 7.1 实验平台简介
• 7.2 实验平台各部分照片
• 7.3 实验结果分析
• 7.3.1 霍尔位置传感器信号
• 7.3.2 相电流波形
• 7.3.3 转速波形
• 7.4 总结与展望
• 图表
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文