【摘要】：直流無刷電動機(BLDCM)因其調(diào)速性能好、結構簡單等優(yōu)勢被廣泛應用于工業(yè)自動化、辦公自動化和家居自動化等領域中。但轉(zhuǎn)矩脈動和控制系統(tǒng)穩(wěn)定性一直是直流無刷電機最突出的問題,本論文針對上述問題提出一種基于FPGA的直流無刷電機控制系統(tǒng),有效的抑制了轉(zhuǎn)矩脈動并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本論文首先利用MATLAB軟件的Simulink仿真功能構造出直流無刷電機本體的仿真模塊及其他功能模塊,并完成采用反電動勢過零點檢測法對電機轉(zhuǎn)子位置估算方法的實驗仿真。針對傳統(tǒng)的PI控制算法存在的穩(wěn)定性與可靠性差、控制效果不佳等問題,提出一種基于模糊控制算法的轉(zhuǎn)速控制策略,根據(jù)PI參數(shù)與轉(zhuǎn)速偏差變化率之間的關系對轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)進行實時在線調(diào)節(jié)。將模糊PI控制算法與傳統(tǒng)PI控制算法進行仿真對比,從而驗證所提算法的有效性。當系統(tǒng)采用DSP作為主控制器芯片時,常常會出現(xiàn)程序易跑飛、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等不良現(xiàn)象。針對上述問題,本文設計一種基于FPGA的直流無刷電機控制系統(tǒng),并完成系統(tǒng)硬件電路的設計。這其中主要包括FPGA主控制驅(qū)動電路、反電動勢檢測電路、電流檢測電路、電源電路和復位電路等等。利用Verilog硬件描述語言進行系統(tǒng)軟件程序的編寫,并在仿真軟件平臺上完成時序驗證,檢驗程序代碼的正確性。本文采用一種基于PWM_ON_PWM的調(diào)制方式,并通過仿真波形驗證算法的適用性。最后利用搭建的直流無刷電動機控制系統(tǒng)實驗平臺進行結果驗證,實驗結果表明基于FPGA的直流無刷電動機控制系統(tǒng)動態(tài)性能很好,運行可靠,達到預期實驗要求。所提出的模糊算法PI調(diào)節(jié)器比較于傳統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器有著更好的調(diào)速性能;通過實驗結果觀測電機轉(zhuǎn)矩波形,發(fā)現(xiàn)PWM_ON_PWM調(diào)制方式對轉(zhuǎn)矩脈動有著較好的抑制效果。
【圖文】：

圖 2-2 電機本體結構Fig. 2-2 Motor body structure檢測電路動機需要獲取轉(zhuǎn)子位置信息來實現(xiàn)電位置檢測電路來獲取的，所以說轉(zhuǎn)子部分。系統(tǒng)必須實時對電機轉(zhuǎn)子位置信號指令，系統(tǒng)中樞控制驅(qū)動電路中檢測轉(zhuǎn)子位置信息的方法有有位置傳各有利弊，需要根據(jù)實際工作環(huán)境來磁直流無刷電動機的位置傳感器主要述如下：器是利用光電效應原理進行工作的，，傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有能夠跟隨轉(zhuǎn)子板的作用，定子上的光敏器件將會按檢測轉(zhuǎn)子磁極的位置，但是這種方法

也相繼提出了多種檢測方法，其中主要包測法、續(xù)流二極管法、反電動勢三次諧波檢測法、電感的就是技術最為成熟、應用較為廣泛的反電動勢過零點其中還存在著不足之處，這也是今后研究的主要方向，定。流無刷電機系統(tǒng)的電子換相電路刷電機系統(tǒng)的電子換相電路為功率開關元器件（如 GTR構成的橋式電路用以連接電動機的繞組，用以接通或者斷利換相，如圖 2-3 所示。常見的電子換相電路為三相六電路。顧名思義，兩兩導通是指電機系統(tǒng)任意通電時刻過電流，剩下一相繞組是沒有電流通過的，相當于處在周期內(nèi)，橋式電路中上橋臂和下橋臂中各有一個功率開組會正向?qū)?120°電角度，隨后立即反向截止 60°電 120°電角度，再截止 60°電角度，所以常常被稱為三相。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM33

【參考文獻】

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1 劉棟良;崔言飛;陳鎂斌;;無刷直流電機反電動勢估計方法[J];電工技術學報;2013年06期

2 李文琢;房建成;李海濤;;基于Buck變換器調(diào)壓的無刷直流電機功率變換器單管開路故障診斷[J];中國電機工程學報;2013年15期

3 夏長亮;方紅偉;;永磁無刷直流電機及其控制[J];電工技術學報;2012年03期

4 陳強;;無刷直流電機系統(tǒng)的仿真研究[J];現(xiàn)代雷達;2011年07期

5 張立;李莉;;基于MATLAB的無刷直流電機控制系統(tǒng)建模與仿真[J];機電工程技術;2010年04期

6 王迎發(fā);夏長亮;陳煒;;基于模糊規(guī)則的無刷直流電機起動策略[J];中國電機工程學報;2009年30期

7 李自成;程善美;蔡凱;秦憶;;反電動勢過零檢測無刷直流電機轉(zhuǎn)子位置新方法[J];電工技術學報;2009年07期

8 余景華;楊冠魯;郭亨群;;基于FPGA的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計[J];微計算機信息;2008年32期

9 陳冬;房建成;;非理想梯形波反電勢永磁無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法[J];中國電機工程學報;2008年30期

10 羅宏浩;吳峻;趙宏濤;常文森;;永磁無刷直流電機換相控制研究[J];中國電機工程學報;2008年24期

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3 陳煒;永磁無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制技術研究[D];天津大學;2006年

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3 李凡;基于FPGA的全數(shù)字無刷直流電機控制系統(tǒng)研究[D];重慶大學;2010年

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本文編號：2695323