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全数字高性能无刷直流电动机控制系统的研究

作　者: 李金飞
导　师: 王慧贞
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无刷直流电动机全数字 DSP 四象限运行 PWM斩波拖尾电流 PI控制器
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 74次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,随着稀土永磁材料、电力电子技术的发展以及微处理器性能的提高,无刷直流电动机得到了广泛的研究和应用。尤其作为中小功率高性能调速电机和伺服电机,在航空航天、军事、家电及工业领域具有广阔的应用前景和研究价值。本文以航空应用为背景,研制了一套基于DSP的全数字高性能无刷直流电动机控制系统。首先介绍了无刷直流电动机的发展历程和趋势,分析了无刷直流电动机的工作原理,建立了数学模型。在此基础上,对五种PWM斩波方式分析比较,详细分析了各种斩波方式下非导通相的电流拖尾现象,从而为研究抑制转矩脉动提供了条件。给出电流、速度双环控制系统的详细设计,调节器采用PI控制器。并利用Matlab/Simulink仿真软件建立系统模型,对电流、速度双闭环进行仿真研究,进一步验证了本文所提方案的正确性,指导系统的制作和调试。在理论分析和仿真研究的基础上,设计制作了一台850W全数字无刷直流电动机控制系统原理样机。该系统以TI公司生产的TMS320F2812DSP芯片作为控制核心,采用功率MOSFET构建三相桥式电路作为主功率逆变模块,IR3120作为驱动芯片。在硬件平台上,采用C语言模块化编程思想编写系统控制软件,并通过CAN总线与上位机通讯,实现实时控制和状态显示。最后,对系统进行调试,给出了主要实验波形。验证了五种PWM斩波方式下的拖尾电流,并根据系统实验测试对速度调节器进行了优化,实验结果表明系统具有良好的动态和静态性能,验证了理论和仿真分析的正确性,为系统的进一步深入研究和开发奠定了坚实的基础。

全数字高性能无刷直流电动机控制系统的研究

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