基于DSP的无刷直流电机实验平台的研究

【摘要】： 无刷直流电机是一种集电机和电子一体化的高新技术产品,以其体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点,同时还具备普通直流电动机优良的机械特性,广泛应用于伺服控制、数控机床、机器人等领域。现代工业的快速发展对无刷直流电动机控制系统的性能提出了更高的要求。因此,研究无刷直流电机的特性及其控制理论,不仅对生产实践具有指导意义,而且作为研究生深入研究的课题,也具有实际意义。 本文设计并实现了小功率永磁无刷直流电机调速系统平台,作为实验装置使用。在实验平台的硬件设计中,微处理器采用TI公司的TMS320LF2407A数字信号处理器(DSP),主要硬件基于三意公司开发的电机驱动评估板实验箱:SY-MCK2407A V3.0。 本文所做的主要研究工作有: 首先,论文研究了无刷直流电机的发展现状与发展趋势,以及无刷直流电机的工作原理、组成环节、运行特性和数学模型。然后,详细分析了该无刷直流电机实验平台的硬件环境和软件环境;其次,在无刷直流电机的直流电压输入侧,采用四开关三相PWM整流器的输出,旨在本实验平台上研究新型的基于矢量合成的四开关三相PWM整流器的性能;最后,无刷直流电机的控制采用无位置传感器的控制方案,采用高频信号注入法测转子位置的方法。详细讨论了旋转高频电压注入法与脉振高频电压注入法的异同,并进行了仿真研究对比。仿真结果表明,采用脉振高频电压信号注入的凸极跟踪系统结构简单,静、动态调速性能较好;但采用旋转高频电压信号注入法的系统更易于实现。 对实验平台进行的实验研究,给出的数据、实验波形等结果较为理想;表明实验平台设计合理,易于使用,性能可靠,对提高实验研究水平与实验效率效果明显。尤其,在研究无刷直流电机控制系统相关的先进电力电子技术,可以缩短周期,提高效率。