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一种无刷直流电机调制方法及驱动的研究

作　者: 廖晖
导　师: 姚文熙；吕征宇
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无刷直流电机 DSP ACS71X 转矩脉动续流
分类号: TM33
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文在对无刷直流电机发展及应用综述的基础上,详细的介绍了无刷直流电机工作原理和数学模型,并根据数学模型搭建了MATLAB/Simulink的仿真模型进行仿真实验进行验证,接着以H_PWM-L_ON控制模式为典型,详细的介绍了整个控制系统在稳定时无刷直流电机在一个周期内不同阶段时电路的详细工作状态,并分析H_PWM-L_ON控制模式的优缺点,以此为基础再分析对比其它控制模式所存在的优缺点,最后提出一种基于改进型的PWM-ON-PWM控制策略,不但可以减少电机在换相时候的转矩脉动、抑制换相时非导通相的续流,还能有效的提高系统的效率和稳定性。最后基于改进型PWM-ON-PWM控制策略进行实验样机设计,选定主电路拓扑,设计辅电路及信号处理电路,根据工程设计方法设计了系统的控制参数,再设计软件程序的流程,编写控制程序对样机进行实验。对实验进行总结和分析,实验证明基于改进型的PWM-ON-PWM控制程序的有效性。最后对本课题进行了总结和进一步的展望。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-11
第1章绪论  11-17
  1.1 无刷直流电机的发展概况  12-13
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  13-15
    1.2.1 无位置传感器的控制  13-14
    1.2.2 弱磁控制  14
    1.2.3 转矩脉动抑制  14-15
    1.2.4 控制策略和控制算法  15
  1.3 本文的主要研究内容和结构安排  15-17
第2章无刷直流电机的结构和运行原理  17-26
  2.1 无刷直流电机的结构  17-19
    2.1.1 电机本体  17-18
    2.1.2 位置传感器  18-19
    2.1.3 电子换相电路  19
  2.2 无刷直流电机的运行原理  19-22
  2.3 无刷直流电机的数学模型  22-25
    2.3.1 电压方程  22-24
    2.3.2 运动方程  24
    2.3.3 状态方程  24
    2.3.4 转速方程  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章无刷直流电机控制系统设计  26-46
  3.1 控制系统的动态数学模型  26-27
  3.2 逆变器的数学模型  27-28
  3.3 控制系统与电流环的分析与设计  28-32
    3.3.1 电流环动态结构框图的化简  29-30
    3.3.2 电流调节器结构的设计  30-31
    3.3.3 电流调节器的参数计算  31-32
  3.4 控制系统转速环的分析和设计  32-36
    3.4.1 电流环的等效闭环传递函数  32-35
    3.4.2 转速调节器的参数的计算  35-36
  3.5 无刷直流电机控制系统仿真  36-42
    3.5.1 BLDCM本体模块  37-40
    3.5.2 转矩、转速计算模块  40
    3.5.3 速度与电流PI调节模块  40-41
    3.5.4 三相逆变桥模块  41-42
  3.6 仿真结果分析  42-45
  3.7 本章小结  45-46
第4章无刷直流电机高效率控制  46-65
  4.1 无刷直流电机的转矩脉动产生  46
  4.2 无刷直流电机全桥驱动工作原理及控制策略  46-47
  4.3 H PWM—L_ON调制模式详细分析  47-56
  4.4 传导区转矩脉动分析及抑制  56-58
  4.5 换相转矩脉动分析及抑制  58-60
  4.6 效率分析  60-64
    4.6.1 开通损耗  61-62
    4.6.2 关断损耗  62-63
    4.6.3 开关能量损耗  63-64
  4.7 本章小结  64-65
第5章控制系统的软硬件设计  65-77
  5.1 系统硬件的整体设计  65-66
  5.2 TMS320LF2407芯片简介  66-67
  5.3 MOSFET驱动芯片IR2131简介  67-69
  5.4 电流检测芯片ACS71X简介  69-72
    5.4.1 电流采用电路  70-72
  5.5 信号及处理电路  72-74
    5.5.1 DSP时钟和复位电路  72-73
    5.5.2 转子位置检测电路  73-74
  5.6 控制系统的软件设计  74-75
    5.6.1 控制系统的主程序设计  74
    5.6.2 转子位置信号的处理  74-75
    5.6.3 数据处理程序  75
  5.7 本章小结  75-77
第6章实验结果及分析  77-82
  6.1 转矩脉动分析  77-79
  6.2 逆变器效率简单分析  79-80
  6.3 小结  80-82
第7章总结与展望  82-84
  7.1 总结  82-83
  7.2 展望  83-84
参考文献  84-87
附录一  87-88
附录二  88

一种无刷直流电机调制方法及驱动的研究

内容摘要

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