本文關鍵詞：無刷直流電機正弦波控制系統(tǒng)研究及實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為機電一體化進程中的典型代表,無刷直流電機以體積小、重量輕、效率高、慣量小、調速范圍寬的優(yōu)點而受到廣泛關注。除此之外它所對應的機械特性也與直流電機類似,因此,上至航空,下至探海的各大領域都能發(fā)現(xiàn)它的蹤跡。而傳統(tǒng)120°方波運行方式在電機使用中存在轉矩脈動大,運行噪音大,能源利用率低等缺點。所以,研究性能更加優(yōu)良的控制系統(tǒng)勢在必行。本文研究了基于空間電壓矢量脈寬調制技術(SVPWM)的無刷直流電機正弦波控制系統(tǒng)。首先,介紹了無刷直流電機基本機構;以此為基礎,深入研究分析了電機旋轉磁場的產(chǎn)生機理、電機運行原理;從氣隙磁場分布規(guī)律出發(fā),并結合電機在三相坐標系中的數(shù)學模型,推算得到了電機在d-q坐標系下的數(shù)學模型,論證了無刷直流電機解耦運行控制的可行性。其次,比較了正弦波脈寬調制技術與空間電壓矢量脈寬調制技術;著重論述了空間電壓矢量脈寬調制原理與算法,并以此為基礎,設計了基于0di?運行方式的正弦波控制系統(tǒng)仿真模型,仿真結果證明了正弦波控制無刷直流電機的可行性。再次,本文針對在設計正弦波控制系統(tǒng)的過程中所遇到的幾個關鍵性問題(如電流重構技術、轉子轉速及空間位置估算、電機啟動方式)進行了全面的闡述;針對低調制區(qū)電流重構容易失敗的問題,提出了PWM移相技術。最后,設計了系統(tǒng)實驗平臺。其中硬件主要由主控芯片STM32F030、電源模塊、MOS驅動模塊、電流采樣模塊、過流保護模塊、剎車模塊組成;軟件程序利用匯編語言編寫,設計實現(xiàn)了主體結構程序、初始化程序、三角函數(shù)運算程序、SVPWM運算程序、相電流重構程序、PI調節(jié)程序。最后軟硬件調試成功,通過對實驗數(shù)據(jù)的記錄和分析,證明了本文設計方案的可行性、實用性和先進性。
【關鍵詞】：正弦波 無刷直流電機 SVPWM 電流重構 轉子位置角估算 電源電路 三角函數(shù)
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 無刷直流電機發(fā)展趨勢與研究熱點10-13
• 1.3 本文主要撰寫內容和章節(jié)安排13-14
• 第二章 無刷直流電機結構、工作原理及數(shù)學模型14-25
• 2.1 無刷直流電機基本結構14-15
• 2.2 無刷直流電機基本工作原理15-18
• 2.3 無刷直流電機在d-q坐標系下的數(shù)學模型18-24
• 2.4 本章小結24-25
• 第三章 無刷直流電機正弦波控制原理及仿真分析25-46
• 3.1 無刷直流電機正弦波控制方案比較25-28
• 3.1.1 正弦波脈寬調制（SPWM）25-27
• 3.1.2 空間電壓矢量脈寬調制（SVPWM）27-28
• 3.2 SVPWM原理及算法分析28-34
• 3.3 無刷直流電機正弦波控制系統(tǒng)仿真34-42
• 3.3.1 仿真工具34
• 3.3.2 仿真原理框圖分析34-37
• 3.3.3 仿真模塊的建立37-42
• 3.4 仿真結果與分析42-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第四章 無刷直流電機正弦波控制系統(tǒng)方案46-56
• 4.1 相電流重構技術46-51
• 4.1.1 電流重構原理46-48
• 4.1.2 非觀測區(qū)電流重構誤差分析及解決48-50
• 4.1.3 低調制可移相區(qū)SVPWM實現(xiàn)50-51
• 4.2 轉子轉速及其位置估測51-53
• 4.3 正弦波控制啟動方式53-54
• 4.4 本章小結54-56
• 第五章 無刷直流電機正弦波控制系統(tǒng)軟硬件設計56-76
• 5.1 系統(tǒng)硬件設計56-67
• 5.1.1 主控芯片簡介57-59
• 5.1.2 電源電路設計分析59-62
• 5.1.3 驅動電路設計分析62-65
• 5.1.4 電流采樣電路設計分析65
• 5.1.5 過流保護電路設計分析65-67
• 5.1.6 剎車電路設計分析67
• 5.2 系統(tǒng)軟件設計67-75
• 5.2.1 ARM開發(fā)環(huán)境68-69
• 5.2.2 主程序架構69-70
• 5.2.3 程序初始化70-72
• 5.2.4 三角函數(shù)運算程序設計72-73
• 5.2.5 電壓空間矢量脈寬調制程序設計73-74
• 5.2.6 相電流重構程序設計74-75
• 5.2.7 PI調節(jié)程序設計75
• 5.3 本章小結75-76
• 第六章 系統(tǒng)測試結果與分析76-81
• 6.1 電壓空間矢量脈寬調制波形分析76-78
• 6.2 電流波形分析78-79
• 6.3 帶載測試數(shù)據(jù)分析79-80
• 6.4 本章小結80-81
• 總結與展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-88
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文88

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1 邱建琪,史涔n，

本文編號：287060