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无刷直流电机无位置传感器控制系统的研究与实现

黄唯  
【摘要】:无刷直流电机既具有交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点,又保留了传统直流电机宽阔而平滑的优良调速性能,及其运行效率高等诸多特点,并克服了传统直流电机由于机械换向带来的一系列缺点。因此,无刷直流电机在工业领域有着非常广阔的应用前景,研究以无刷直流电机为动力核心的控制系统具有十分重要的意义。 本课题以构建低成本、实用化实验平台为目标,从无位置传感器控制切入,开展对于无位置传感器的无刷直流电机的理论研究与实验研究。 在参考大量相关文献的基础上,本文先是介绍了目前无刷直流电机研究的三大热点:无刷直流电机的无位置传感器控制、调速控制及转矩脉动的抑制。然后根据无刷直流电机的基本结构和工作原理,介绍无刷直流电机的数学模型,并推导出其动态模型。紧接着对无位置传感器控制的关键技术进行了讨论研究,提出了一种直接转矩控制方案,通过对电机的电流、电压等可测量的物理量的检测与计算处理,获取逆变电路的换相逻辑,并在Matlab/Simulink平台下搭建了无刷直流电机的直接转矩控制系统的仿真模型,利用该模型进行了空载起动、带载起动及负载扰动的仿真实验。在理论分析的基础上,利用Microchip公司的16位电机专用控制芯片DSPIC30F3010,搭建了无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件平台,介绍了主要的软件算法及流程图,并给出了部分实验结果,实验结果表明了本文设计的系统性能良好。最后对本文的系统设计进行了总结,提出需要进一步研究解决的问题,并对本文提出的方案进行了展望。


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