無刷直流電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2萬字 52頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘要
傳統(tǒng)直流電機(jī)因?yàn)槠溥\(yùn)行效率高、調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了普遍的應(yīng)用，在工業(yè)中也占據(jù)著十分重要的地位，但傳統(tǒng)直流電機(jī)也有其突出的缺點(diǎn)如電機(jī)容量有限、噪音大、容易產(chǎn)生火花和可靠性差等。對(duì)于這些缺點(diǎn)，其產(chǎn)生的源頭就是傳統(tǒng)直流電機(jī)所固有的電刷和機(jī)械換向器，人們也一直在尋求解決辦法。直流無刷電機(jī)的出現(xiàn)很好的解決了傳統(tǒng)直流電機(jī)所存在的缺陷，其構(gòu)造原理就是使用電子換相器取代電刷和機(jī)械換相器。30年以來永磁新材料、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)尤其是大功率開關(guān)器件得到跨域性的發(fā)展無刷電動(dòng)機(jī)也跟著得到了很大的發(fā)展?，F(xiàn)如今，直流無刷電機(jī)不僅具備交流電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、維護(hù)等方面的一系列優(yōu)點(diǎn)，而且還具有直流電動(dòng)機(jī)在調(diào)速、運(yùn)行效率和勵(lì)磁損耗等上的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、伺服控制、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。現(xiàn)代工業(yè)對(duì)直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)提出的性能要求不斷提高，因此對(duì)于高性能的直流無刷電機(jī)控制器的研究具有十分重要的意義。
本文所設(shè)計(jì)的直流無刷電機(jī)控制器是基于DSP而設(shè)計(jì)，控制策略選用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制。為了完成本次設(shè)計(jì)，本文就以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:
（1）研究了直流無刷電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（電機(jī)本體，逆變器，位置傳感器）、運(yùn)行原理、控制方式和電機(jī)數(shù)學(xué)模型，分析了電機(jī)在換相時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。明確控制性能要求，研究各種控制方案，最終設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的控制方案。
（2）本文運(yùn)用MATLAB進(jìn)行了整個(gè)控制系統(tǒng)的仿真，整個(gè)仿真系統(tǒng)共包括4塊：位置解碼、參考電流、電流滯環(huán)、逆變器。調(diào)節(jié)仿真系統(tǒng)的參數(shù)，并依靠仿真圖像對(duì)系統(tǒng)做出相關(guān)的性能分析。從仿真實(shí)驗(yàn)圖我們可以看出，控制系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。
（3）按照系統(tǒng)的控制框圖，選取芯片，設(shè)計(jì)直流無刷電機(jī)控制器的硬件電路。其包括了電源電路、功率電路、電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路等。此外還完成了控制系統(tǒng)軟件的基本設(shè)計(jì)。


關(guān)鍵詞：直流無刷電機(jī)，雙閉環(huán)調(diào)速，MATLAB仿真，DSP