【摘要】：直流無刷電動機(jī)(BLDCM)因其調(diào)速性能好、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、辦公自動化和家居自動化等領(lǐng)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(jī)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(jī)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(gòu)造出直流無刷電機(jī)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(diǎn)檢測法對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估算方法的實(shí)驗(yàn)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(guān)系對轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)。將模糊PI控制算法與傳統(tǒng)PI控制算法進(jìn)行仿真對比,從而驗(yàn)證所提算法的有效性。當(dāng)系統(tǒng)采用DSP作為主控制器芯片時(shí),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(shè)計(jì)一種基于FPGA的直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng),并完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。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(fù)位電路等等。利用Verilog硬件描述語言進(jìn)行系統(tǒng)軟件程序的編寫,并在仿真軟件平臺上完成時(shí)序驗(yàn)證,檢驗(yàn)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(yàn)證算法的適用性。最后利用搭建的直流無刷電動機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于FPGA的直流無刷電動機(jī)控制系統(tǒng)動態(tài)性能很好,運(yùn)行可靠,達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果觀測電機(jī)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(jī)本體結(jié)構(gòu)Fig. 2-2 Motor body structure檢測電路動機(jī)需要獲取轉(zhuǎn)子位置信息來實(shí)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(shí)時(shí)對電機(jī)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(shí)際工作環(huán)境來磁直流無刷電動機(jī)的位置傳感器主要述如下：器是利用光電效應(yīng)原理進(jìn)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(shù)最為成熟、應(yīng)用較為廣泛的反電動勢過零點(diǎn)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(jī)系統(tǒng)的電子換相電路刷電機(jī)系統(tǒng)的電子換相電路為功率開關(guān)元器件（如 GTR構(gòu)成的橋式電路用以連接電動機(jī)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(dǎo)通是指電機(jī)系統(tǒng)任意通電時(shí)刻過電流，剩下一相繞組是沒有電流通過的，相當(dāng)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(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉棟良;崔言飛;陳鎂斌;;無刷直流電機(jī)反電動勢估計(jì)方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);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(jī)功率變換器單管開路故障診斷[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年15期

3 夏長亮;方紅偉;;永磁無刷直流電機(jī)及其控制[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2012年03期

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

5 張立;李莉;;基于MATLAB的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)建模與仿真[J];機(jī)電工程技術(shù);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(jī)起動策略[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);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(jī)轉(zhuǎn)子位置新方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年07期

8 余景華;楊冠魯;郭亨群;;基于FPGA的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];微計(jì)算機(jī)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(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年30期

10 羅宏浩;吳峻;趙宏濤;常文森;;永磁無刷直流電機(jī)換相控制研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2008年24期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王迎發(fā);無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩波動抑制與無位置傳感器控制研究[D];天津大學(xué);2012年

2 李自成;無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

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

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 倪飛;基于FPGA的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2013年

2 劉麗娜;基于FPGA的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

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

4 黃曉冬;基于FPGA的永磁電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2010年

本文編號：2695323