位置傳感器給無(wú)刷直流電機(jī)帶來(lái)了諸如安裝精度要求高、易受干擾、潮濕等特殊環(huán)境下應(yīng)用受限等問(wèn)題，采用無(wú)位置傳感器技術(shù)有助于進(jìn)一步拓展永磁無(wú)刷直流電機(jī)在伺服系統(tǒng)、電動(dòng)車輛、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。本文采用ARM全數(shù)字控制平臺(tái)研究了無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)。 研究了基于坐標(biāo)變換的無(wú)位置傳感器技術(shù)，通過(guò)控制坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度實(shí)時(shí)補(bǔ)償RC濾波器的相角偏移。以坐標(biāo)變換基本原理為基礎(chǔ)，分析并推導(dǎo)了角度微分法轉(zhuǎn)速估算方法，該方法有效提高了轉(zhuǎn)速估算的實(shí)時(shí)性，但其計(jì)算量較大。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化程序，提出了波形微分算法。針對(duì)以上兩種方法在低速時(shí)估算幅值不準(zhǔn)確問(wèn)題，研究了正弦幅值轉(zhuǎn)速估算方法，使得低速時(shí)轉(zhuǎn)速估算值更為準(zhǔn)確。 針對(duì)無(wú)位置傳感器的永磁無(wú)刷直流電機(jī)開(kāi)環(huán)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、起動(dòng)成功率低的問(wèn)題，分析了基于三三導(dǎo)通三相逆變器的空間電壓矢量調(diào)制（SVPWM），并推導(dǎo)了三相星型連接下的定子合成磁勢(shì)矢量與電流最大相磁勢(shì)矢量的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，提出了一種在前級(jí)增加定子磁勢(shì)調(diào)節(jié)的起動(dòng)控制策略并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。該起動(dòng)算法不依賴于電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并有效控制了起動(dòng)電流大小和抑制了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，電機(jī)開(kāi)環(huán)起動(dòng)性能比傳統(tǒng)的I/f恒流升頻起動(dòng)顯著提高。 利用MATLAB/Simulink建立了系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)控制系統(tǒng)速度閉環(huán)策略以及無(wú)位置傳感器控制策略進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 最后，介紹了系統(tǒng)軟硬件的實(shí)現(xiàn)方案和調(diào)試過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了上述理論和仿真分析的正確性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM33;TP212
文章目錄
摘要
Abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 課題研究現(xiàn)狀
1.2.1 中高速無(wú)位置傳感器技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.2.2 無(wú)位置傳感器起動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀
1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 基于坐標(biāo)變換的無(wú)位置傳感器技術(shù)
2.1 坐標(biāo)變換法換相控制
2.1.1 電機(jī)數(shù)學(xué)模型
2.1.2 坐標(biāo)變換基本原理
2.1.3 相位滯后實(shí)時(shí)補(bǔ)償
2.2 坐標(biāo)變換法轉(zhuǎn)速估算
2.2.1 傳統(tǒng)的角度微分法
2.2.2 改進(jìn)算法—波形微分法
2.2.3 改進(jìn)算法—正弦幅值法
2.3 仿真分析
2.3.1 坐標(biāo)變換法運(yùn)行
2.3.2 轉(zhuǎn)速估算
2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.4.1 位置信號(hào)獲取
2.4.2 轉(zhuǎn)速估算
2.5 本章小結(jié)
第三章 基于 SVPWM 的無(wú)位置傳感器起動(dòng)
3.1 SVPWM 無(wú)位置傳感器起動(dòng)
3.1.1 SVPWM 起動(dòng)控制策略
3.1.2 定子磁勢(shì)閉環(huán)控制策略
3.1.3 起動(dòng)參數(shù)影響
3.2 初始位置辨識(shí)
3.2.1 轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)
3.2.2 檢測(cè)電壓矢量
3.3 仿真分析
3.3.1 SVPWM 起動(dòng)模型搭建
3.3.2 與 I/f 恒流升頻起動(dòng)對(duì)比
3.3.3 參數(shù)對(duì) SVPWM 起動(dòng)的影響
3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.4.1 初始位置辨識(shí)
3.4.2 SVPWM 與 I/f 起動(dòng)對(duì)比
3.4.3 參數(shù)對(duì) SVPWM 起動(dòng)的影響
3.4.4 切換
3.5 本章小結(jié)
第四章 無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)成
4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4.2.1 ARM 控制器
4.2.2 全橋逆變電路
4.2.3 驅(qū)動(dòng)電路
4.2.4 采樣調(diào)理電路
4.2.5 DA 顯示電路
4.2.6 無(wú)刷直流電機(jī)
4.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 主程序
4.3.2 SVPWM 起動(dòng)程序
4.3.3 坐標(biāo)變換程序
4.3.4 轉(zhuǎn)速估算程序
4.3.5 轉(zhuǎn)速電流閉環(huán)程序
4.3.6 軟件保護(hù)程序
4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
5.1 全文工作總結(jié)
5.2 后續(xù)工作和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及專利情況
【參考文獻(xiàn)】
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1927703
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