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油田专用螺杆泵无位置传感器无刷直流电动机控制器的研究

作　者: 宋宏明
导　师: 高晗璎
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电机与电器
关键词: 无刷直流电动机谐波电势检测三绕组预定位 Matlab仿真
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文首先就螺杆泵在油田开采中的应用概况作简要介绍,同时阐明了无刷直流电机作为螺杆泵驱动装置的优越性,并且展望了它的应用前景。随着控制理论的不断发展,新型电力电子器件和新型永磁材料的出现,无刷直流电机在国民经济各个领域中的应用也越来越广,在此过程中人们发现无位置传感器检测方法的优势也日趋明显。本文通过对无刷直流电动机的结构的阐述、基本工作机理的分析,围绕无刷直流电机无位置传感器控制技术的核心问题,即怎样通过硬件的合理设计、软件的合理编程来达到间接获取可靠的转子位置信号,进而对无位置传感器无刷直流电动机控制系统进行了深入的探讨。首先,深入分析了谐波电势法检测原理。其次,针对电机静止或低速时反馈信号较低的现象,提出了以三绕组预定位为前提的三段式启动方法。然后,使用MATLAB7.1/Simulink对所提出的控制系统方案进行建模仿真,以确定其可行性,为系统软硬件的设计提供依据。设计了以TMS320F2812 DSP为核心的系统硬件电路,编制了软件流程图。最后,通过试验平台,对整个电机控制系统进行了相关实验,给出了实验结果和实验分析。同时证明了本文所研制的直流无刷电机无位置传感器控制器系统时可行的,具有较高的实用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-12
  1.1 螺杆泵及其驱动电机在油田中的应用  9
  1.2 无刷直流电动机发展过程及控制技术研究现状  9-10
  1.3 位置传感器介绍  10-11
    1.3.1 有位置传感器  10
    1.3.2 无位置传感器  10-11
  1.4 课题研究的目的、意义和内容  11-12
第2章无刷直流电机运行机理及数学模型  12-19
  2.1 无刷直流电动机的基本结构  12-13
  2.2 无刷直流电动机的工作原理  13-16
  2.3 无刷直流电动机的数学模型  16-18
  2.4 本章小结  18-19
第3章无刷直流电动机无位置传感器控制方案与仿真  19-32
  3.1 位置信号检测方案  19-23
    3.1.1 基于谐波电势检测法  19-21
    3.1.2 换相点的确定及相位移补偿方案  21-23
  3.2 启动过程分析  23-25
    3.2.1 转子预定位  24
    3.2.2 外同步加速  24-25
    3.2.3 自同步运行  25
  3.3 系统控制方案  25-26
  3.4 系统仿真模型的建立  26-29
    3.4.1 电机本体模块  27
    3.4.2 谐波电势检测模块  27-28
    3.4.3 电机启动模块  28
    3.4.4 换相逻辑模块  28-29
  3.5 仿真结果分析  29-31
  3.6 本章小结  31-32
第4章无位置传感器无刷直流电机控制系统的设计与实验  32-41
  4.1 无位置传感器无刷直流电动机控制系统的硬件设计  32-35
    4.1.1 DSP2812 最小系统  32
    4.1.2 系统主电路设计  32-33
    4.1.3 谐波电势硬件检测电路设计  33-34
    4.1.4 驱动电路设计  34
    4.1.5 相电流检测电路  34-35
  4.2 基于DSP2407 控制系统软件的实现  35-38
    4.2.1 系统主程序流程  35-36
    4.2.2 系统初始化  36
    4.2.3 启动  36
    4.2.4 捕获中断  36-38
    4.2.5 定时器周期中断  38
  4.3 实验  38-40
    4.3.1 4.3.1 实验平台  38
    4.3.2 4.3.2 实验波形及分析  38-40
  4.4 本章小结  40-41
结论  41-42
参考文献  42-46
攻读硕士学位期间发表的学术论文  46-47
致谢  47

油田专用螺杆泵无位置传感器无刷直流电动机控制器的研究

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