文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
无位置传感器无刷直流电机控制系统的设计与研究
姓名:周托
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:范蟠果
20060301
摘要无传感器控制技术是无刷直流电机控制领域研究的热点。本文采用酒晕尬恢么ǜ衅鞯奈匏⒅绷鞯缍刂葡低辰辛松计,详细讨论了在去掉位置传感器的情况下无刷直流电机如何换相以及速度的提取问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计。针对控制系统去掉位置传感器的情况,本文通过反电势法来估算电机转予位置,检测到反电势过零点,再进行了。电角度的换相延时,以实现电机的正确换相。为了在较宽范围内提高牡魉傩阅埽疚牟捎盟俣取⒌缌鞯双闭环控制,并给出了其实现方法。针对电机起动时反电势比较小,很难通过反电势法来检测转子位置的情况,本文结合“预定位法”和“变频升压”的电机启动方式,利用迪值缁目;啡砥舳整个控制系统充分利用钠献试匆约捌涓咝У氖荽砟芰Γ∪了以往设计中复杂的硬件电路,简化了系统的硬件结构。关键词:无刷直流电动机无位置传感器控制闭环控制反电动势过零检测数字信号处理器西北荡笱妒垦宦畚摘要
———猯西北工业大学硕士学位论空,琩琧—琤獄瑃甀瑃瓹,琧猻———琲瑆:猯——.
第一章绪论无刷直流电动机的发展及现状上对无刷直流电动机进行了深入的研究,先后研制成方波无刷直流电动机和正直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用,但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷,可靠性差,需要经常维护,换相时产生电磁干扰,噪声大,影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点,以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。年美国瓾热耸状紊昵肓擞镁骞芑幌嗟缏反婊档缢⒌淖ɡ标着现代无刷直流电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段,是在年的湮匏⒅绷鞯缍捌淝鞯耐瞥觥V螅弦波无刷直流电动机。多年以来,随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展,采用电子换相原理工作的无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电动机,而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电动机。在结构上,与有刷直流电动机不同,无刷直流电动机的定子绕组作为电枢,励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同,直流无刷电动机可分为方波直流电动机驼也ㄖ绷鞯缍珺用电子换相取代了原直流电动机的机械换相,由永磁材料做转子,省去了电刷:而则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组,省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下,驱动电路要获得方波比较容易,且控制简单,因而的应用较要广泛的多。无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性,且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业,向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。无刷直流电动机与电力电子技术、数字信号处理技术、自动控制技术等密切相关,其中的一个关键问题是要解决电子换向控制器的设计和实现。电子换向控制器的发展经历了模拟控制电路、模拟数字混合控制电路、专用集成控制西北荡笱妒垦宦畚
无刷直流电动机的无位置传感器控制无刷直流电动机的运行是通过逆变器功率器件随转子的不同位置相应地改电路、微处理器控制电路、数字信号处理器控制电路等阶段。从发展趋势来看,以数字信号处理器:为核心的控制电路将代表无刷直流电动机电子换向控制器的发展方向。因为随着工业和电动机控制系统性能和智能要求的不断提高,一些以前不需要考虑的复杂高级算法,如电动机的矢量控制、电动机及系统的非线性控制、系统的最优控制适应性控制等正在变为产品成为在市场上取胜的必要因素。为此。世界各大滩辉级同地推出自己的内嵌式缍刂谱ㄓ眉傻缏罚沟肈与无刷直流电动机的结合成为一种必然趋势。采用迪治尬恢么ǜ衅骺刂瞥晌Q芯康娜点,低成本尬恢么ǜ衅魑匏⒌缍晌N匏⒅绷鞯缍姆⒄狗较颉变其不同触发组合状态来实现的。因此准确检测转予的位置,并根据转子位置准时切换功率器件的触发组合状态是控制无刷直流电动机正常运行的关键。用位置传感器来作为转子的位置检测装置是最直接有效的方法。位置传感器是无刷直流电动机系统的组成部分之一,也是区别于有刷直流电动机的标志。其作用是检测转子在运动过程中的位置,将转子磁钢磁极的位置信号转化成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与截至,使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换相,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。一般将位置传感器安装于转予的轴上,实现转子位置的实时检测。最早的位置传感器是磁电式的,既笨重又复杂,己被淘汰,目前磁敏式的霍尔位置传感器广泛应用于无刷直流电动机中,另外还有光电式的位置传感器。位置传感器的存在增加了电动