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无刷直流电机无位置传感器控制技术的研究

张相军  
【摘要】:无刷直流电动机利用电子换相代替机械换相,不但具有直流电动机的调速性能,而且体积小、效率高,在许多领域已得到了广泛应用。采用无位置传感器控制技术之后,不但克服了外置式位置传感器的诸多弊病,而且进一步拓宽了无刷直流电机的应用领域。目前,无刷直流电机无位置传感器控制已成为无刷直流电机控制技术的发展方向。 本文纵观了无刷直流电动机的兴起、发展与现状,概括了无刷直流电动机无位置传感器控制技术的现有水平及存在的问题,以研制、开发全直流变转速空调产品为依托,从理论和实践两个方面对这些问题展开了较为全面的研究和讨论。 (1)针对反电动势过零点检测方法和换相点检测方法中存在的不足,分别提出了“延迟90°-α换相”和“超前60°-γ换相”的方法。同时,本文提出的软件、硬件相结合的换相原理突破了单纯依靠硬件电路换相的局限性,拓宽了系统的调速范围,提高了系统的稳定性和可靠性。 (2)本文详细阐述了无刷直流电机控制系统中的换相转矩脉动问题,分析了造成换相转矩脉动的原因,通过理论推导,创造性地给出抑制换相转矩脉动的方法,并利用计算机仿真手段及实验对这种换相转矩脉动抑制方法进行了验证。实际生产应用证明了这种方法的可行性和实用性。 (3)详细分析了PWM脉冲的不同切换方式对电机换相控制的影响,提出消除换相死区的具体算法——“强迫输出方式下的 2001年上海大学博士学位论文 三状态恒定占空比算法”.实验结果表明,这种方法能够消除由 PWM脉冲切换延时所造成的换相死区,提高系统的稳定性和可 靠性. (4)根据无刷直流电动机无位置传感器控制系统中PWM调 制方式的特点,着重论述了四种调制方式对反电动势电流及换相 转矩脉动的影响.通过理论分析,比较四种调制方式的优劣,给 出结论.PSPICE仿真和实验结果充分证明了所获结论的正确性. 同时,通过对国内外同类产品进行测试,印证了结论. (5)推导并分析了无刷直流电机动态数学模型及其控制 特性,建立了以单神经元自适应控制器为调节器的转速闭环 控制系统.分析表明,单神经元自适应控制器能够提高系统 的鲁棒性.


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