無刷直流電機(jī)是采用半導(dǎo)體器件進(jìn)行換相的,代替了傳統(tǒng)直流電機(jī)中機(jī)械換相方式的機(jī)電一體化產(chǎn)物。依靠電力電子、電機(jī)技術(shù)以及控制算法的進(jìn)步,無刷直流電機(jī)在生產(chǎn)生活中逐漸展現(xiàn)出優(yōu)勢。無刷直流電機(jī)通常采用的是三相橋式逆變電路配合兩相導(dǎo)通的控制方式,由于電機(jī)結(jié)構(gòu)和永磁材料的影響,實(shí)際的反電勢波形難以做到理想的梯形波,因此在方波電流驅(qū)動(dòng)下兩相導(dǎo)通期間勢必會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);同時(shí)兩相導(dǎo)通方式下的換相期間,電機(jī)繞組電感的存在使得換相過程無法瞬時(shí)完成,換出相與換入相的電流變化率不同會(huì)造成嚴(yán)重的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。從原理和結(jié)構(gòu)上看,無刷直流電機(jī)與永磁同步電機(jī)極其相似,其區(qū)別在于無刷直流電機(jī)的反電勢波形是非正弦的。因此,在參考永磁同步電機(jī)的矢量控制思想的基礎(chǔ)上,結(jié)合無刷直流電機(jī)的非正弦反電勢,本文提出了一種新的矢量合成方法,通過引入一種新的反電勢矢量,并借助新反電勢矢量定向的d-q坐標(biāo)系得到了q軸電流與轉(zhuǎn)矩的線性關(guān)系,完成了對電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的構(gòu)建,實(shí)現(xiàn)了無刷直流電機(jī)矢量控制的目的。本文首先介紹了無刷直流電機(jī)的基本工作原理和常用電路結(jié)構(gòu),并對無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了介紹。之后對矢量控制及其在永磁同步電機(jī)和在無刷直流電機(jī)中的應(yīng)用做出闡述。在對這些進(jìn)行研究后,本文針對無刷直流電機(jī)的非正弦反電勢引入了一種新的反電勢矢量,通過反電勢定向和數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到了轉(zhuǎn)矩與q軸電流是成正比的,避免了矢量控制中坐標(biāo)變換的復(fù)雜計(jì)算過程,簡化了無刷直流電機(jī)的矢量控制策略。根據(jù)提出的反電勢定向法,以轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)控制方式建立了無刷直流電機(jī)的矢量控制系統(tǒng),并通過仿真和實(shí)驗(yàn)對提出的矢量控制方法進(jìn)行驗(yàn)證。仿真是基于MATLAB的M文件進(jìn)行的,通過無刷直流電機(jī)在不同負(fù)載和轉(zhuǎn)速下控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的測試,驗(yàn)證本文所提方法的有效性和可行性。之后搭建了以DSP28335為主控芯片的實(shí)驗(yàn)控制平臺(tái),對仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過仿真和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證,證明了該理論的正確性,完成了無刷直流電機(jī)矢量控制策略的研究的目的。
【學(xué)位單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM33
【部分圖文】：

流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析能夠輸出符合要求的電磁轉(zhuǎn)矩是衡量一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)的存在會(huì)導(dǎo)致電機(jī)性能的降低，并且產(chǎn)生噪音，使轉(zhuǎn)脈動(dòng)的抑制是一個(gè)控制系統(tǒng)的重要的目標(biāo)。在傳統(tǒng)的兩式下，不可避免的會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，這是由電機(jī)特性以轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的原因主要分為兩種：的梯形波引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相導(dǎo)通模式下，反電勢波形被假定為理想的梯形波，擁有時(shí)在對應(yīng)平頂部分通入平頂為 120°的方波電流，根據(jù)式以看出，其輸出轉(zhuǎn)矩是一個(gè)恒定值。如圖 2-8 上半部分所及對應(yīng)的方波電流。但是實(shí)際的反電勢波形很難做到理小于 120°，因此如果仍然通入 120°平頂電流，必然會(huì)矩脈動(dòng)[41-43]。aei

其輸出符合要求的電壓，驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)按要求運(yùn)行。同時(shí) DSP 通過 DA 轉(zhuǎn)換將我們所需要觀察的信號通過示波器顯示出來。整流器功率變換器無刷直流電動(dòng)機(jī)TMS320F28335電流傳感器位置傳感器AC轉(zhuǎn)子位置信息dcU控制信號相電流信號ABCPWM ADC示波器DACQEP驅(qū)動(dòng)電路圖 5-1 無刷直流電機(jī)簡要控制原理圖

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文本實(shí)驗(yàn)中斷子程序作為算法的核心部分，完成了大部分控制流程，包括轉(zhuǎn)和速度計(jì)算、PI 調(diào)節(jié)、電流保護(hù)與相電流計(jì)算、PWM 輸出以及 DA 輸出等工.4 無刷直流電機(jī)電流開環(huán)實(shí)驗(yàn)圖 5-10 是無刷直流電機(jī)在轉(zhuǎn)速 500rpm 下的開環(huán)實(shí)驗(yàn)圖，測功機(jī)工作在固的模式。逆變器開關(guān)管不再做 PWM 調(diào)制，直接在相應(yīng)扇區(qū)直通。通過單相調(diào)整逆變器的直流母線電壓，使電機(jī)的電流達(dá)到額定值。圖中波形由上到下扇區(qū)、A 相電流，A 相端電壓。由于電機(jī)繞組星型連接，無中性點(diǎn)引出線，般只能測得電機(jī)三相的端電壓，即各相端點(diǎn)對直流母線負(fù)端的電壓。從中可，一個(gè)周期分為六個(gè)扇區(qū)，每個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通 120 電角度，電流波動(dòng)較大，特?fù)Q相時(shí)，電流出現(xiàn)明顯下降。由于繞組電感的存在，換相時(shí) A 相電流不會(huì)突，而是通過開關(guān)管的續(xù)流二極管回到電源，因此測得的端電壓會(huì)出現(xiàn)跳變。
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本文編號：2873919