本文關(guān)鍵詞：基于STM32的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無刷直流電機(jī) 無位置傳感器控制 滑模觀測(cè)器 矢量控制 STM32

【摘要】：無刷直流電機(jī)具有體積小,出力大,轉(zhuǎn)矩性能優(yōu)異,調(diào)速范圍廣,過載能力強(qiáng),運(yùn)行效率高的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)它還保留了直流電機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠。電機(jī)控制是電動(dòng)汽車研究的重要技術(shù)之一,如何研發(fā)設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)性能好,穩(wěn)定性強(qiáng),可聞噪音低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易且價(jià)格低廉的控制系統(tǒng)成為熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文采用準(zhǔn)正弦波無刷直流電機(jī),包括相反電勢(shì)平頂寬度小于30°的梯形波無刷直流電機(jī)以及正弦波無刷直流電機(jī)。首先對(duì)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,然后建立三相靜止坐標(biāo)系下電機(jī)數(shù)學(xué)模型,闡述Clark變換、Park變換及其逆變換并給出同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電機(jī)數(shù)學(xué)模型。因傳統(tǒng)位置傳感器控制方案存在抗干擾能力弱,穩(wěn)定性差、成本高、體積較大的缺陷,本文采用基于新型滑模觀測(cè)器的無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速估計(jì)策略,將具有連續(xù)光滑特性的雙曲正切函數(shù)的分段形式替代符號(hào)函數(shù)作為切換函數(shù),對(duì)電流滑模觀測(cè)器的估計(jì)反電勢(shì)值進(jìn)行二次估計(jì),再構(gòu)造一個(gè)反電勢(shì)觀測(cè)器,進(jìn)一步濾除高頻抖振信號(hào)。最后,根據(jù)計(jì)算獲取轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速信息。為驗(yàn)證該方案的可靠性,對(duì)基于新型滑模觀測(cè)器的估計(jì)反電勢(shì)進(jìn)行仿真分析,并與傳統(tǒng)方案進(jìn)行比較,結(jié)果顯示新方案的估計(jì)結(jié)果具有明顯優(yōu)勢(shì),其估計(jì)反電勢(shì)與電機(jī)實(shí)際反電勢(shì)相位基本保持一致且抖動(dòng)得到有效抑制。在電機(jī)實(shí)際制造過程中,為抑制齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)常使用一些特殊的加工工藝,導(dǎo)致電機(jī)反電勢(shì)波形非理想化。對(duì)于準(zhǔn)正弦波無刷直流電機(jī),本文采用基于空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)的矢量控制方案,令直軸電流分量id=0,設(shè)計(jì)了無刷直流電機(jī)矢量控制系統(tǒng)并搭建MATLAB/SIMULINK仿真模型,仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),基于該控制方案下的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)擁有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能,在不同負(fù)載下完成矢量控制時(shí)可實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),具有響應(yīng)迅速、運(yùn)動(dòng)平滑的特點(diǎn),系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。最后,基于STM32完成無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì),搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并在實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試及分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)控制性能優(yōu)異,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：無刷直流電機(jī) 無位置傳感器控制 滑模觀測(cè)器 矢量控制 STM32
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM33;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 無位置傳感器控制研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)19-25
• 2.1 無刷直流電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 無刷直流電機(jī)運(yùn)行原理20-21
• 2.3 無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)子位置及轉(zhuǎn)速檢測(cè)25-40
• 3.1 滑�？刂评碚摳攀�25-27
• 3.2 傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析27-31
• 3.3 抖振產(chǎn)生機(jī)理及削弱措施31-33
• 3.4 新型滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析33-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于SVPWM的無刷直流電機(jī)矢量控制研究40-58
• 4.1 矢量控制理論40-43
• 4.1.1 技術(shù)背景介紹41
• 4.1.2 矢量控制常用策略41-43
• 4.2 空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)43-48
• 4.3 基于SVPWM的矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)48-49
• 4.4 控制系統(tǒng)仿真研究49-57
• 4.4.1 基于MATLAB/SIMULINK的矢量控制系統(tǒng)仿真模型49-55
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析及研究55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)58-77
• 5.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)58-64
• 5.1.1 主控制電路設(shè)計(jì)58-59
• 5.1.2 電源電路設(shè)計(jì)59-61
• 5.1.3 功率驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)61-62
• 5.1.4 電流采樣電路62-63
• 5.1.5 LCD顯示電路63
• 5.1.6 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路63-64
• 5.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)64-70
• 5.2.1 軟件總體設(shè)計(jì)64-65
• 5.2.2 主程序設(shè)計(jì)65-68
• 5.2.3 中斷子程序設(shè)計(jì)68-70
• 5.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析70-76
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與測(cè)試71-73
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)波形分析73-76
• 5.4 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要成果86

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本文編號(hào)：578197