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洗衣机用永磁电机系统研究与设计

作　者: 薛刚
导　师: 姜淑忠
学　校: 上海交通大学
专　业: 电机与电器
关键词: 波轮洗衣机永磁同步电机正弦波驱动霍尔传感器
分类号: TM351
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

洗衣机作为一种主要的白色家电,在家居生活中其使用频率和耗能高于其他家用电器,朝着智能、高效、低噪音的方向发展。目前市场上的波轮或滚筒洗衣机大多采用电容运转的单相异步电机或交流串激电机作为调速电机,效率低、噪音大、可靠性低、维护困难。本文从实际应用出发,提出一种新型的调速电机驱动控制方案,采用低速永磁同步电机,选用三相霍尔位置传感器检测永磁电机的转子位置,电机相电流为正弦波。和方波直流无刷电机相比,噪音和振动明显改善,同时保留了直流无刷电机低成本的位置检测方法。本文首先建立了永磁同步电机的数学模型,提出一种基于三相霍尔信号的永磁同步电机转子位置预估方法,并对可能产生的转子位置预估误差进行了分析,得到了永磁同步电机正弦波电流驱动的控制算法。其次,针对波轮洗衣机的性能要求,对永磁同步电机的驱动控制系统进行了硬件、软件设计。设计制作了上位机控制面板、驱动电路电源模块,驱动模块、通信模块,分析编写了洗涤、脱水、注水、排水等功能模块的程序。最后在已完成的硬件、软件基础上,对波轮洗衣机的永磁同步电机驱动控制系统进行了装机实验,证明所设计的波轮洗衣机驱动控制系统的合理性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-19
  1.1 课题背景及意义  12
  1.2 洗衣机用驱动电机  12-14
  1.3 永磁同步电机的发展  14-17
    1.3.1 永磁同步电机的发展概况  14-16
    1.3.2 永磁同步电机优点分析  16-17
    1.3.3 永磁同步电机控制芯片的应用  17
  1.4 课题工作及论文结构  17-19
第二章正弦波驱动永磁同步电机  19-33
  2.1 引言  19
  2.2 永磁同步电机与无刷直流电机的比较  19-21
  2.3 永磁同步电机的数学模型  21-23
  2.4 永磁同步电机矢量控制  23-25
    2.4.1 矢量控制原理  23-24
    2.4.2 永磁同步电机矢量控制策略  24-25
  2.5 基于三相霍尔的转子位置预估方法分析  25-28
    2.5.1 转子位置预估原理  25-27
    2.5.2 转子位置预估误差分析  27-28
  2.6 正弦波电流驱动永磁同步电机  28-31
    2.6.1 正弦波脉宽调制  28-30
    2.6.2 幅值控制  30-31
  2.7 本章小结  31-33
第三章永磁同步电机驱动控制器软硬件设计  33-47
  3.1 引言  33
  3.2 电机驱动硬件电路设计  33-39
    3.2.1 控制芯片TMP88FH4IUG  33-36
    3.2.2 电机驱动主回路  36-37
    3.2.3 前置驱动电路  37-38
    3.2.4 通信电路  38-39
  3.3 电机驱动控制程序设计  39-46
    3.3.1 主程序  40-41
    3.3.2 电机控制  41-43
    3.3.3 通信子程序  43-45
    3.3.4 保护子程序  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章上位机软硬件设计  47-67
  4.1 引言  47
  4.2 上位机控制面板的硬件设计  47-53
    4.2.1 控制芯片R5R0C02  47-48
    4.2.2 进排水控制电路  48-49
    4.2.3 复位电路  49-50
    4.2.4 EEPROM电路  50-51
    4.2.5 按键处理电路  51
    4.2.6 显示电路  51-53
  4.3 上位机控制程序设计  53-59
    4.3.1 软件开发环境简介  53-54
    4.3.2 软件设计流程  54-59
  4.4 实现的功能  59-66
    4.4.1 按键  59-61
    4.4.2 数码管及LED  61-62
    4.4.3 洗衣程序  62-65
    4.4.4 特殊功能  65-66
  4.5 本章小结  66-67
第五章试验测试  67-75
  5.1 硬件实物图  67-69
  5.3 测试  69-74
    5.3.1 霍尔信号  69
    5.3.2 测功机试验  69-71
    5.3.3 装机试验  71-74
  5.4 本章小结  74-75
第六章全文总结  75-77
  6.1 主要结论  75
  6.2 研究展望  75-77
参考文献  77-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  80

洗衣机用永磁电机系统研究与设计

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